JPWO2004010618A1

JPWO2004010618A1 - Electric field communication system, electric field communication apparatus, and electrode arrangement method

Info

Publication number: JPWO2004010618A1
Application number: JP2004522745A
Authority: JP
Inventors: 福本　雅朗; 雅朗福本; 杉村　利明; 利明杉村; 中野　博隆; 博隆中野
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: EP1533922B1; TWI231109B; US7860455B2; EP1533922A4; CN1682473A; KR20050025622A; WO2004010618A1; US20060153109A1; EP1533922A1; TW200402954A; DE60334384D1; JP3962058B2; KR100703767B1; CN1682473B

Abstract

他の電界通信装置が放射した電界が、受信側主電極ＥＲＢを介して、電界センサＥＳに到達する。電界センサＥＳは、到達した電界の変化に基づき、電気信号を出力する。電界センサＥＳに到達した電界は、受信側帰還電極ＥＲＧに到達した後、放射元である電界通信装置への帰還経路に入る。このとき、電界センサＥＳを、受信側主電極ＥＲＢと受信側帰還電極ＥＲＧとの間に配設することにより、電界到達時に電界センサＥＳが配設された位置の電界密度を向上させることができる。その結果、電界通信装置ＴＲＸが電界変化を捉える感度を向上させることができる。The electric field radiated by another electric field communication device reaches the electric field sensor ES via the reception-side main electrode ERB. The electric field sensor ES outputs an electric signal based on the change in the electric field that has been reached. The electric field that has reached the electric field sensor ES reaches the reception-side return electrode ERG and then enters a return path to the electric field communication device that is the radiation source. At this time, by arranging the electric field sensor ES between the reception-side main electrode ERB and the reception-side return electrode ERG, the electric field density at the position where the electric field sensor ES is arranged when the electric field reaches can be improved. . As a result, it is possible to improve the sensitivity with which the electric field communication device TRX captures electric field changes.

Description

本発明は、電界の変化を利用して通信する技術に関する。 The present invention relates to a technique for performing communication using a change in an electric field.

近年、人体等の誘電体に誘導される静電界を用いて通信を行う方法が提唱されている。この方法は、Ｔ．Ｇ．Ｚｉｍｍｅｒｍａｎによる”ＰｅｒｓｏｎａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋｓ：Ｎｅａｒ−ＦｉｅｌｄｉｎｔｒａｂｏｄｙＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．”（ＩＢＭＳｙｓｔｅｍＪｏｕｒｎａｌＶｏｌ．３５、Ｎｏ．３＆４、１９９６−ＭＩＴＭｅｄｉａＬａｂｏｒａｔｏｒｙ）において紹介された技術に端を発する。この方法を利用した場合、通信機器の動作電力を低減させるとともに、機器の小型化を実現することが可能であるとされる。
ところが、ＰＡＮに基づく通信は、帰還伝送路を確保する方法に問題があった。図２２に示すように、ＰＡＮは大地アース（ＥａｒｔｈＧｒｏｕｎｄ）を帰還伝送路として利用する。このため、送信側装置と受信側装置との間において大地アースを介して静電結合が確立されていることが必要となる。したがって、送信側装置や受信側装置を大地から離れた位置に設置すると、静電結合が弱まり、安定した通信を行うことができなくなる。この結果、ＰＡＮに基づく電界通信装置は、通信可能距離が極めて短いものとなった。
この大地アースの問題を解決し、通信可能距離を伸長する目的を持つ技術として、例えば、特開平１０−２２９３５７号公報および特開２００１−２９８４２５号公報等に開示された技術がある。これらの公報に開示の技術は、帰還伝送路として、大地アースではなく大気を介した静電結合を利用して、通信可能距離の伸長を図る点に共通性がある。
図２３〜図２６は、帰還伝送路として大気を介した静電結合を利用する電界通信装置の通信原理を概念的に示す図である。
図２３において、送信側装置が動作し、送信データに基づいて変調された信号を、電極ＥＲＢＴおよび電極ＥＲＧＴ間において時間変化する電圧として出力する。すると、電極ＥＲＢＴおよび電極ＥＲＧＴに電位差が生じ、電界が発生する。ところで、一般に、人体等の誘電体は、大気に比較して電界を伝達させやすい。したがって、電極ＥＲＢＴを、図２４に示すように、人体等の誘電体に当接させると、電界をより遠方にまで到達させることができる。さらに、図２５に示すように、送信側装置により発生した電界内に、受信側装置を設置すると、受信側装置の電極ＥＲＢＲおよびＥＲＧＲ間に電位差が生じる。受信側装置はこれを検知し、復調することで、送信されたデータを得ることができる。このとき、帰還伝送路として用いられているのが、送信側装置の電極ＥＲＧＴと受信側装置ＥＲＧＲとの間に大気を介して確立された静電結合である。このとき、図２６のように、帰還伝送路として誘電体を用いてもよい。この場合、電界通信装置の通信可能距離はさらに伸長する。
上記２つの公報に開示の各技術によれば、この大地アースの問題を解決することができる。
しかしながら、上記の公報に開示の各技術を用いても、十分に長い通信距離を確保できるわけではない。その理由を、以下に示す。
特開平１０−２２９３５７号公報には、大地アースの問題を解決するために、送信側装置の帰還電極と受信側装置の帰還電極とを大気側に向けて、大気を介した静電結合による帰還伝送路を確保している。しかし、大気を介して静電結合するためには、送信側装置および受信側装置の帰還電極間の距離が長すぎてはならない。仮に、同公報に記載の構成で電界通信を実行した場合、人間の頭部および腰部間程度の間隔が開くと、装置間の通信は不可能となる。
特開２００１−２９８４２５号公報に開示の技術では、帰還電極を外し、導電体材によって構成される筐体が帰還電極の代替手段として用いられている。そして、この技術では、高感度の電界センサを使用して電界を検出するようにしている。この電界センサとしては、所謂ポッケルス効果を示す電気光学素子を用いたものが用いられている。この電界センサは、トランジスタやＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ−ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を利用したものに比較して、微かな電界の変化をも測定可能ではある。しかし、帰還電極と筐体とを兼用する構成では、受信側装置に到達した電界が装置内部で具体的にどのような分布となるかが不明である。仮に、電界センサが配設された部位に、ごく一部の電界しか到達しなければ、電界の変化に対する感度が向上することにはならない。つまり、同公報に開示された技術では、電界センサの配設位置がどの程度の電界密度となるかが厳密には予測できないから、受信感度が十分に向上するとは限らない。In recent years, a method for performing communication using an electrostatic field induced by a dielectric such as a human body has been proposed. This method is described in T.W. G. Zimmerman introduced “Personal Area Networks: Near-Field intracommunication” (IBM System Journal Vol. 35, No. 3 & 4, 1996-MIT Media Laboratories). When this method is used, the operating power of the communication device can be reduced, and the device can be downsized.
However, communication based on PAN has a problem in a method for securing a return transmission path. As shown in FIG. 22, the PAN uses the earth ground as a feedback transmission path. For this reason, it is necessary that electrostatic coupling is established between the transmission-side device and the reception-side device via the earth ground. Therefore, if the transmission side device or the reception side device is installed at a position away from the ground, the electrostatic coupling becomes weak and stable communication cannot be performed. As a result, the electric field communication apparatus based on PAN has an extremely short communicable distance.
As a technique for solving the problem of earth ground and extending the communicable distance, there are techniques disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-229357 and 2001-298425. The technologies disclosed in these publications have a common point in that, as a return transmission path, the communicable distance is extended by using electrostatic coupling via the atmosphere instead of the earth ground.
FIG. 23 to FIG. 26 are diagrams conceptually showing the communication principle of the electric field communication device using electrostatic coupling via the atmosphere as a return transmission path.
In FIG. 23, the transmission-side device operates and outputs a signal modulated based on transmission data as a voltage that changes with time between the electrode ERBT and the electrode ERGT. Then, a potential difference is generated between the electrode ERBT and the electrode ERGT, and an electric field is generated. By the way, generally, a dielectric such as a human body is more likely to transmit an electric field than the atmosphere. Therefore, as shown in FIG. 24, when the electrode ERBT is brought into contact with a dielectric such as a human body, the electric field can reach farther. Furthermore, as shown in FIG. 25, when the receiving device is installed in the electric field generated by the transmitting device, a potential difference is generated between the electrodes ERBR and ERGR of the receiving device. The receiving side device can detect this and demodulate it to obtain the transmitted data. At this time, what is used as the feedback transmission path is the electrostatic coupling established through the atmosphere between the electrode ERGT of the transmission side device and the reception side device ERGR. At this time, a dielectric may be used as the feedback transmission path as shown in FIG. In this case, the communicable distance of the electric field communication device is further extended.
According to the technologies disclosed in the above two publications, this earth ground problem can be solved.
However, even if each technique disclosed in the above publication is used, a sufficiently long communication distance cannot be ensured. The reason is shown below.
In Japanese Patent Laid-Open No. 10-229357, in order to solve the problem of earth grounding, the feedback electrode of the transmitting side device and the feedback electrode of the receiving side device are directed to the atmosphere side, and feedback by electrostatic coupling via the atmosphere is performed. A transmission line is secured. However, in order to perform electrostatic coupling via the atmosphere, the distance between the return electrodes of the transmitting device and the receiving device must not be too long. If electric field communication is executed with the configuration described in the publication, communication between devices becomes impossible if an interval between the human head and waist is opened.
In the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-298425, a feedback electrode is removed, and a casing made of a conductive material is used as an alternative to the return electrode. In this technique, an electric field is detected using a highly sensitive electric field sensor. As this electric field sensor, one using an electro-optic element exhibiting a so-called Pockels effect is used. This electric field sensor can measure even a slight change in electric field as compared with a transistor or FET (Field-Effect Transistor). However, in the configuration in which the feedback electrode and the housing are used together, it is unclear how the electric field that has reached the receiving device is specifically distributed inside the device. If only a small part of the electric field reaches the part where the electric field sensor is disposed, the sensitivity to changes in the electric field will not be improved. That is, in the technique disclosed in the publication, it is not possible to accurately predict how much electric field density the electric field sensor is disposed on, and thus reception sensitivity is not always improved sufficiently.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、十分に長い通信距離を確保することのできる、電界通信装置を提供することを目的とする。
上記の課題に鑑みて、本発明は、誘電体へ電気的影響を与え易い位置に配置される送信側主電極と、送信側帰還電極と、電気信号を生成する信号生成部と、前記送信側主電極および前記送信側帰還電極間の電位差を前記電気信号に従って変化させる変調部とを有する送信装置と、前記誘電体からの電気的影響を受け易い位置に配置される受信側主電極と、前記送信側帰還電極との間で静電結合を確立するための受信側帰還電極と、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電気的状態を測定する測定部とを有する受信装置とを有し、前記測定部は、ポッケルス効果を示す電気光学結晶体であって、かつ光が通過する場合には該電気光学結晶体が存在する空間の電気的状態に応じた変化を該光に与える電気光学結晶体と、前記電気光学結晶体に入射する光を発する発光部と、前記電気光学結晶体を通過した光を受け、この光が前記電気光学結晶体内で受けた変化を示す電気信号を出力する受光部とを有することを特徴とする電界通信システムを提供する。かかる電界通信システムにより、送信装置および受信装置間の静電結合を強めるとともに、高感度の電気光学結晶を利用することが可能である。
また、本発明は、誘電体へ電気的影響を与え易い位置に配置される送信側主電極と、送信側帰還電極と、電気信号を生成する信号生成部と、前記送信側主電極および前記送信側帰還電極間の電位差を前記電気信号に従って変化させる変調部とを有する送信装置と、前記誘電体からの電気的影響を受け易い位置に配置される受信側主電極と、前記送信側帰還電極との間で静電結合を確立するために前記誘電体から可能な限り遠方に配設され前記誘電体周囲の空間に向けて設置された受信側帰還電極と、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電気的状態を測定する測定部とを有する受信装置とを有し、前記測定部は、ポッケルス効果を示す電気光学結晶体であって、光が通過する場合には該電気光学結晶体が存在する空間の電気的状態に応じた変化を該光に与える電気光学結晶体と、前記電気光学結晶体に入射する光を発する発光部と、前記電気光学結晶体を通過した光を受け、この光が前記電気光学結晶体内で受けた変化を示す電気信号を出力する受光部とを有することを特徴とする電界通信システムを提供する。かかる電界通信システムにより、送信装置および受信装置間の静電結合を強めるとともに、高感度の電気光学結晶を利用することが可能である。
好ましい態様において、前記電気的状態は電界であり、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極は、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電界内に前記電気光学結晶体が位置するように配設される。そうすることで、電気光学結晶を、十分な電界密度の元に置くことができる。
また、別の好ましい態様において、前記静電結合は、前記送信側帰還電極および前記受信側帰還電極間の、大気を介した静電結合である。そうすることで、装置の設置位置によらず、通信可能距離を伸長することが可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極は、前記電気光学結晶体の少なくとも一部を挟んで対向する位置に配置される。そうすることで、電気光学結晶を、十分に電界が通過する。
また、別の好ましい態様において、前記電気光学結晶体は柱状であり、前記受信側帰還電極の前記電気光学結晶体に最も近接する面は、該前記電気光学結晶体内の光路に略直交する断面内に収まる大きさ及び形状を有する。そうすることで、電気光学結晶は電界の変化に対して効率よく反応する。
また、別の好ましい態様において、前記測定部は、前記受信側帰還電極に接続され、前記受信側帰還電極よりも前記電気光学結晶体に近い位置に配置され、前記受信側帰還電極と等電位となる帰還側電極を有する。そうすることで、電界は受信側帰還電極により多く到達する。
また、別の好ましい態様において、前記電気光学結晶体は柱状であり、前記帰還側電極の前記電気光学結晶体に最も近接する面は、該前記電気光学結晶体内の光路に略直交する断面内に収まる大きさ及び形状を有する。そうすることで、電気光学結晶に影響を与えた電界が受信側帰還電極により多く到達する。
また、別の好ましい態様において、前記測定部は、前記受信側主電極に接続され、前記受信側主電極よりも前記電気光学結晶体に近い位置に配置され、前記受信側主電極と等電位となる到達側電極を有する。そうすることで、電界が電気光学結晶に到達する。
また、別の好ましい態様において、前記電気光学結晶体は柱状であり、前記到達側電極の前記電気光学結晶体に最も近接する面は、該前記電気光学結晶体内の光路に略直交する断面内に収まる大きさ及び形状を有する。そうすることで、電気光学結晶により多く電界を到達させることができる。
また、別の好ましい態様において、前記誘電体は人体である。そうすることで、人体を伝送媒体とすることが可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記送信装置および前記受信装置は人体に装着される。そうすることで、人体を伝送媒体として電界通信が可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記送信装置が装着される人体と、前記受信装置が装着される人体とは、各々別の人体である。そうすることで、複数の人体を伝送媒体とし、人体間での電界通信が可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記送信装置は人体に装着され、前記受信装置は前記送信装置が装着された人体以外に配設され、前記送信装置を装着した人体が、前記受信装置における前記受信側主電極に接触すると、前記送信装置および前記受信装置間で通信が行われる。そうすることで、電界通信装置を装着した利用者の意志に基づく通信が可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記受信装置は人体に装着され、前記送信装置は前記送信装置が装着された人体以外に配設され、前記受信装置を装着した人体が、前記送信装置における前記送信側主電極に接触すると、前記受信装置および前記送信装置間で通信が行われる。そうすることで、電界通信装置を装着した利用者の意志に基づく通信が可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記受信側帰還電極は、プラス電源、マイナス電源または低インピーダンスで安定した電位を示す部位に接続される。そうすることで、より安定した通信を行うことができる。
また、別の好ましい態様において、前記受信側帰還電極は、当該受信側帰還電極を収容する導電体材によりなる筐体に接続される。そうすることで、より安定した通信を行うことができる。
また、別の好ましい態様において、前記送信側帰還電極は、プラス電源、マイナス電源または低インピーダンスで安定した電位を示す部位に接続される。そうすることで、より安定した通信を行うことができる。
また、別の好ましい態様において、前記送信側帰還電極は、当該送信側帰還電極を収容する導電体材によりなる筐体に接続される。そうすることで、より安定した通信を行うことができる。
また、別の好ましい態様において、上記の電界通信システムは、前記送信側帰還電極を前記誘電体側に配設すると共に、前記送信側主電極を装置周囲の空間に向けて配設する。この場合も、両電極間に生じた電位差によって装置周囲の空間に電界を発生させることができる。
また、別の好ましい態様において、上記の電界通信システムは、前記受信側帰還電極を前記誘電体側に配設すると共に、前記受信側主電極を装置周囲の空間に向けて配設する。この場合も、前記測定部を用いて、両電極間に生じた電界を測定することができる。
また、別の好ましい態様において、前記発光部はレーザー発振器として構成され、前記電気光学結晶体にレーザー光を照射する。そうすることで、電気光学結晶体の特性を活用して電界を捉えることができる。
また、別の好ましい態様において、前記受光部は、前記電気光学結晶体を透過する光の偏光状態の変化に基づき、出力する電気信号を変化させる。そうすることで、電界の変化に基づき、電気信号を変化させることができる。
また、別の好ましい態様において、前記受光部は、前記電気光学結晶体を通過する光の強度の変化に基づき、出力する電気信号を変化させる。そうすることで、電界の変化に基づき、電気信号を変化させることができる。
また、別の好ましい態様において、前記送信装置および前記受信装置は、イーサネット（登録商標）に準拠した手順で通信を行うための通信インターフェイスをさらに備え、
前記通信インターフェイスを介して、外部機器との間でイーサネット型ネットワークを構築可能である。そうすることで、電界通信ができない機器との間で通信を行うことができる。
また、別の好ましい態様において、前記変調部の変調方式および前記復調部の復調方式は、イーサネット（登録商標）に準拠した方式である。そうすることで、別の通信端末から、送信装置または受信装置をイーサネットデバイスとして認識させることができる。
また、別の好ましい態様において、前記送信装置と前記受信装置とが、同一装置である送受信装置として構成される。そうすることで、送信装置および受信装置双方向の電界通信が可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記送信側主電極と前記受信側主電極とが同一の電極として構成されるとともに、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とが同一の電極として構成される。そうすることで、機器構成を、より簡易なものとできる。
また、別の好ましい態様において、前記送信側主電極と前記受信側主電極とが同一の電極として構成されるか、あるいは、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とが同一の電極として構成される。そうすることで、機器の利用用途に適する機器構成を選択可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記変調部の変調方式および前記復調部の復調方式は、ＡＭ（ＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ：振幅変調）方式、ＰＭ（ＰｈａｓｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ：位相変調）方式、ＦＭ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ：周波数変調）方式、ＰＣＭ（ＰｕｌｓｅＣｏｄｅｄＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス符号変調）方式、ＳＳ（ＳｐｅｃｔｒｕｍＳｐｒｅａｄ：スペクトラム拡散）方式、ＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ：符号分割多重接続）方式もしくはＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ：超広帯域無線）方式である。複数の変調方式を用いることで、同時に送受信可能な信号の数を増すことができる。
そして、本発明は、誘電体からの電気的影響を受け易い位置に配置される受信側主電極と、前記誘電体にとどく電界を発生する装置との間で大気を介した静電結合を確立するための受信側帰還電極と、前記電界によって前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電気的状態を測定する測定部とを有し、前記測定部は、ポッケルス効果を示す電気光学結晶体であって、かつ光が通過する場合には該電気光学結晶体が存在する空間の電気的状態に応じた変化を該光に与える電気光学結晶体と、前記電気光学結晶体に入射する光を発する発光部と、前記電気光学結晶体を通過した光を受け、この光が前記電気光学結晶体内で受けた変化を示す電気信号を出力する受光部とを有することを特徴とする電界通信装置を提供する。かかる電界通信システムにより、送信装置との間の静電結合を強めるとともに、高感度の電気光学結晶を利用することが可能である。
さらに、本発明は、誘電体からの電気的影響を受け易い位置に配置される受信側主電極と、前記誘電体にとどく電界を発生する装置との間で大気を介した静電結合を確立するために前記誘電体から可能な限り遠方に配設され前記誘電体周囲の空間に向けて設置された受信側帰還電極と、前記電界によって前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電気的状態を測定する測定部とを有し、前記測定部は、ポッケルス効果を示す電気光学結晶体であって、かつ光が通過する場合には該電気光学結晶体が存在する空間の電気的状態に応じた変化を該光に与える電気光学結晶体と、前記電気光学結晶体に入射する光を発する発光部と、前記電気光学結晶体を通過した光を受け、この光が前記電気光学結晶体内で受けた変化を示す電気信号を出力する受光部とを有することを特徴とする電界通信装置を提供する。かかる電界通信システムにより、送信装置との間の静電結合を強めるとともに、高感度の電気光学結晶を利用することが可能である。
好ましい態様において、前記電気的状態は電界であり、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極は、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電界内に前記電気光学結晶体が位置するように配設される。そうすることで、電気光学結晶を、十分な電界密度の元に置くことができる。
また、別の好ましい態様において、前記静電結合は、前記送信側帰還電極および前記受信側帰還電極間の、大気を介した静電結合である。そうすることで、装置の設置位置によらず、通信可能距離を伸長することが可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極は、前記電気光学結晶体の少なくとも一部を挟んで対向する位置に配置される。そうすることで、電気光学結晶を、十分に電界が通過する。
また、別の好ましい態様において、前記電気光学結晶体は柱状であり、前記受信側帰還電極の前記電気光学結晶体に最も近接する面は、該前記電気光学結晶体内の光路に略直交する断面内に収まる大きさ及び形状を有する。そうすることで、電気光学結晶は電界の変化に対して効率よく反応する。
また、別の好ましい態様において、前記測定部は、前記受信側帰還電極に接続され、前記受信側帰還電極よりも前記電気光学結晶体に近い位置に配置され、前記受信側帰還電極と等電位となる帰還側電極を有する。そうすることで、電界は受信側帰還電極により多く到達する。
また、別の好ましい態様において、前記電気光学結晶体は柱状であり、前記帰還側電極の前記電気光学結晶体に最も近接する面は、該前記電気光学結晶体内の光路に略直交する断面内に収まる大きさ及び形状を有する。そうすることで、電気光学結晶に影響を与えた電界が受信側帰還電極により多く到達する。
また、別の好ましい態様において、前記測定部は、前記受信側主電極に接続され、前記受信側主電極よりも前記電気光学結晶体に近い位置に配置され、前記受信側主電極と等電位となる到達側電極を有する。そうすることで、電界が電気光学結晶に到達する。
また、別の好ましい態様において、前記電気光学結晶体は柱状であり、前記到達側電極の前記電気光学結晶体に最も近接する面は、該前記電気光学結晶体内の光路に略直交する断面内に収まる大きさ及び形状を有する。そうすることで、電気光学結晶により多く与えるように電界を到達させることができる。
また、別の好ましい態様において、前記誘電体は人体である。そうすることで、人体を伝送媒体とすることが可能となる。
また、別の好ましい態様において、前記発光部はレーザー発振器として構成され、前記電気光学結晶体にレーザー光を照射する。そうすることで、電気光学結晶体の特性を活用して電界を捉えることができる。
また、別の好ましい態様において、前記受光部は、前記電気光学結晶体を透過する光の偏光状態の変化に基づき、出力する電気信号を変化させる。そうすることで、電界の変化に基づき、電気信号を変化させることができる。
また、別の好ましい態様において、前記受光部は、前記電気光学結晶体を通過する光の強度の変化に基づき、出力する電気信号を変化させる。そうすることで、電界の変化に基づき、電気信号を変化させることができる。
以上、説明したように、本発明の電界通信システムおよび電界通信装置は、電界を捉えるセンサを、十分に電界密度の高くなる位置に配設することにより、電界変化を捉える感度を向上させる。この結果、本発明の電界通信システムおよび電界通信装置によれば、装置間の通信距離を優れて伸長することが可能となる。
また本発明は、通信装置と、この通信装置と通信する通信ユニットとを有し、前記通信装置は、誘電体に対して電気的影響を与えやすい位置に設けられた送信側主電極と、送信側帰還電極と、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極に与える電位を変化させる変調部とを有し、前記変調部が発生させた電位の変化に応じた電界を前記誘電体に与えるものであり、前記通信ユニットは、前記誘電体からの影響を受け易い位置に設けられた受信側主電極と、前記送信側帰還電極との間で静電結合を確立するための受信側帰還電極と、前記誘電体に与えられた電界によって前記受信側帰還電極と前記受信側主電極との間に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記通信装置が送信したデータを得る復調部とを有し、前記受信側帰還電極が、前記通信装置と前記通信ユニットとの通信中に前記誘電体が触れ得ない位置に配置されている通信システムを提供する。
この場合、好ましい態様において、前記通信ユニットは、底面と側面と上面とを有する絶縁体を有し、前記絶縁体の内部に、前記測定部と、前記復調部とが設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの前記受信側主電極が、前記絶縁体の上面に設置され、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、前記絶縁体の側面に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットは、前記誘電体に対して電気的影響を与え易い位置に設けられた送信側主電極と、送信側帰還電極と、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極に与える電位を変化させる変調部とをさらに有し、前記変調部が発生させた電位の変化に応じた電界を前記誘電体に与えるものであり、前記通信装置は、前記誘電体からの電気的影響を受けやすい位置に設けられた受信側主電極と、前記送信側帰還電極との間で静電結合を確立するための受信側帰還電極と、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極との間に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記通信ユニットが送信したデータを得る復調部とをさらに有し、前記送信側帰還電極は、前記通信装置と前記通信ユニットとの通信中に前記誘電体が触れ得ない位置に配置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの送信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋を構成する鉄骨であってもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの送信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の天井に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの送信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の長押部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの送信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の回り付け部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの送信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の巾木部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの送信側帰還電極と分離されている、前記通信ユニットの受信側帰還電極が、前記通信ユニットの送信側帰還電極が設置された部屋の部位と同じ部位に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信装置および前記通信ユニットにおいて、前記通信装置の、前記送信側主電極と前記受信側主電極とが一体化され、前記通信ユニットの、前記送信側主電極と前記受信側主電極とが一体化され、前記通信装置の、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とが一体化され、前記通信ユニットの、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とが一体化されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とを一体化した電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の天井部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とを一体化した電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の長押部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とを一体化した電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の回り付け部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とを一体化した電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の巾木部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極とを一体化した電極が、前記通信ユニットが設置される部屋を構成する鉄骨であってもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットは、底面と側面と上面とを有する絶縁体を有し、前記絶縁体の内部に、前記測定部と、前記復調部と、前記変調部とが設置され、前記通信ユニットの前記受信側主電極が、前記絶縁体の上面に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、前記絶縁体の側面に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極が、前記受信側帰還電極が設置されている側面と直交する側面に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極および前記受信側帰還電極とが、前記絶縁体の側面に接し、且つ側面を取り巻くように設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記絶縁体は、直方体形状を有していてもよい。
また、好ましい態様において、前記絶縁体は、畳の形状を有し、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、当該絶縁体の側面部であって、当該絶縁体の縁に相当する部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の天井に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の長押部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の回り付け部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋の巾木部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、前記通信ユニットが設置される部屋を構成する鉄骨であってもよい。
また、好ましい態様において、前記受信側帰還電極が、前記通信装置と前記通信ユニットとの通信中に前記通信ユニットの前記受信側主電極が触れ得ない位置に配置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記受信側帰還電極が、前記通信装置と前記通信ユニットとの通信中に前記通信装置の前記送信側主電極が触れ得ない位置に配置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記静電結合とは、大気を介した静電結合であってもよい。
好ましい態様において、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極は、安定した電位を得ていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極と前記受信側帰還電極は、プラス電源、マイナス電源、低インピーダンスで安定した電位を得ている部位、信号グラウンド、前記通信装置を構成する筐体、大地アースのいずれかに接続されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記変調部は、前記送信側帰還電極および前記送信側主電極間の電位差を変化させ、前記送信側帰還電極と前記送信側主電極間の電位差に応じた電界を前記誘電体に与えてもよい。
また、好ましい態様において、前記測定部は、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電位差を測定してもよい。
また、好ましい態様において、前記測定部は、ポッケルス効果を示す電気光学結晶であって当該電気光学結晶が存在する空間における電気的状態に応じた変化を、当該電気光学結晶を通過する光に与える電気光学結晶と、前記電気光学結晶に入射する光を発する発光部と、前記電気光学結晶を通過した光を受け、この光が前記電気光学結晶内で受けた変化を示す信号を出力する受光部とを有していてもよい。
また、好ましい態様において、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電界内に前記電気光学結晶が位置するように、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極が設置されること
を特徴とする請求項３５に記載の通信システム。
また、好ましい態様において、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極は、前記電気光学結晶の少なくとも一部を挟んで対向する位置に配置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットは、前記受信側主電極に接続され、前記受信側主電極と等電位となる到達側電極と、前記受信側帰還電極に接続され、前記受信側帰還電極と等電位となる帰還側電極とをさらに有し、前記到達側電極と前記帰還側電極が、前記電気光学結晶を挟んで対向する位置に配置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信装置は、前記送信側主電極が前記受信側主電極の近傍に位置するように置かれ、前記受信側帰還電極は、前記送信側主電極および前記受信側主電極と接しない位置に設置され、前記測定部は、前記誘電体を介さず、前記変調部が発生させた電界により、前記受信側帰還電極と前記受信側帰還電極との間に生じる電界を測定してもよい。
また、本発明は、通信ユニットと、この通信ユニットと通信を行う通信装置とを有し、前記通信ユニットは、誘電体に対して電気的影響を与えやすい位置に設けられた送信側主電極と、送信側帰還電極と、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極に与える電位を変化させる変調部とを有し、前記変調部が発生させた電位の変化に応じた電界を前記誘電体に与えるものであり、前記通信装置は、前記誘電体からの影響を受け易い位置に設けられた受信側主電極と、前記送信側帰還電極との間で静電結合を確立するための受信側帰還電極と、前記誘電体に与えられた電界によって前記受信側帰還電極と前記受信側主電極との間に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記通信装置が送信したデータを得る復調部とを有し、前記送信側帰還電極は、前記通信装置と前記通信ユニットとの通信中に前記誘電体が触れ得ない位置に配置されていることを特徴とする通信システムを提供する。
この場合、好ましい態様において、前記誘電体が、人体であってもよい。
また、本発明は、送信側帰還電極と、誘電体に対して電気的影響を与えやすい位置に設けられた送信側主電極と、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極に与える電位を変化させる変調部とを有する通信装置が有する前記送信側帰還電極との間で静電結合を確立するための電極である受信側帰還電極と、前記誘電体からの影響を受け易い位置に設けられた受信側主電極と、前記誘電体に与えられた電界によって前記受信側帰還電極と前記受信側帰還電極との間に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記通信装置が送信したデータを得る復調部と、底面と側面と上面とを有する絶縁体とを有し、前記測定部と、前記復調部とが、前記絶縁体の内部に設置され、前記受信側帰還電極が、前記通信装置と前記通信ユニットとの通信中に前記誘電体が触れ得ない位置に配置され、前記通信ユニットの受信側主電極が、前記絶縁体の上面に設置されている通信ユニットを提供する。
また、好ましい態様において、前記通信ユニットは、送信側帰還電極と、誘電体に対して電気的影響を与え易い位置に設けられた送信側主電極と、前記絶縁体の内部に設けられ、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極に与える電位を変化させる変調部とを有し、前記変調部が発生させた電位の変化に応じた電界を前記誘電体に与えるものであってもよい。
また、好ましい態様において、前記受信側帰還電極が、前記絶縁体の側面に設置され、前記送信側帰還電極が、前記受信側帰還電極が設置された側面と直交する側面に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記送信側帰還電極および前記受信側帰還電極とが、前記絶縁体の側面に接し、且つ側面を取り巻くように設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記受信側帰還電極が、前記絶縁体の側面に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記変調部は、前記送信側帰還電極および前記送信側主電極間の電位差を変化させ、前記送信側帰還電極と前記送信側主電極間の電位差に応じた電界を前記誘電体に与えてもよい。
また、好ましい態様において、前記絶縁体が方形なタイルの形状を有していてもよい。
また、好ましい態様において、前記絶縁体は、畳の形状を有し、前記通信ユニットの前記受信側帰還電極が、当該絶縁体の側面部であって、当該絶縁体の縁に相当する部分に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記受信側帰還電極と前記送信側帰還電極は、安定した電位を得ていてもよい。
また、好ましい態様において、前記受信側帰還電極と前記送信側帰還電極は、プラス電源、マイナス電源、低インピーダンスで安定した電位を得ている部位、信号グラウンド、前記通信装置を構成する筐体、大地アースのいずれかに接続されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記受信側帰還電極が、前記通信装置と前記通信ユニットとが通信中に前記送信側主電極および前記受信側主電極と接しない位置に設置されていてもよい。
また、好ましい態様において、前記通信装置の前記送信側主電極が前記受信側主電極の近傍に位置するように置かれた場合に、前記測定部は、前記誘電体を介さず、前記変調部が発生させた電界により、前記受信側帰還電極と前記受信側帰還電極との間に生じる電界を測定してもよい。
また、本発明は、誘電体に対して電気的影響を与えやすい位置に設けられた送信側主電極と、送信側帰還電極と、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極に与える電位を変化させる変調部とを有する通信装置が有する前記送信側帰還電極との間で静電結合を確立するための受信側帰還電極と、受信側主電極と、前記誘電体に与えられた電界によって前記受信側帰還電極と前記受信側主電極との間に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記通信装置が送信したデータを得る復調部とを有する通信ユニットの受信側帰還電極を、前記通信装置と前記通信ユニットとの通信中に前記誘電体が触れ得ない位置に設けるとともに、前記受信側主電極を、前記誘電体からの影響を受け易い位置に設ける電極配置方法を提供する。
この発明によれば、送信側帰還電極と受信側帰還電極とが静電結合されて帰還伝送路が確立され、受信側帰還電極が誘電体の移動範囲外に設置されるので、通信装置から送信された信号は、途絶することなく通信ユニットにて受信される。
また、この発明は、電界通信装置と、当該電界通信装置を端末とする通信網を構成し、前記電界通信装置と通信を行う基地局とを有する通信システムにおいて、前記基地局は、誘電体に対して電気的影響を与え易い位置に設けられた送信側主電極と、送信するデータに対応した電気信号を生成する信号生成部と、前記送信側主電極に与える電位を前記電気信号に従って変化させる変調部であって、当該基地局の存在を報知する報知情報に対応した電気信号に従って前記電位を定期的に変化させる変調部とを有し、前記変調部が発生させた電位の変化に応じた電界を前記誘電体に与えるものであり、前記電界通信装置は、前記誘電体からの電気的影響を受け易い位置に設けられた受信側主電極と、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記基地局が送信したデータを得る復調部と、前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記基地局との通信が可能であることを当該電界通信装置のユーザに報知する報知部とを有する通信システムを提供する。
この場合、好ましい態様において、前記測定部は、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極に生じる電位と、予め定められた電位との電位差を測定してもよい。
また、本発明は、電界通信装置と、当該電界通信装置を端末とする通信網を構成し、前記電界通信装置と通信を行う基地局とを有する通信システムにおいて、前記基地局は、誘電体に対して電気的影響を与え易い位置に設けられた送信側主電極と、当該基地局に接続された送信側帰還電極と、送信するデータに対応した電気信号を生成する信号生成部と、前記送信側主電極および前記送信側帰還電極間の電位差を前記電気信号に従って変化させる変調部であって、当該基地局の存在を報知する報知情報に対応した電気信号に従って前記電位差を定期的に変化させる変調部とを有し、前記変調部が発生させた電位差の変化に応じた電界を前記誘電体に与えるものであり、前記電界通信装置は、前記誘電体からの電気的影響を受け易い位置に設けられた受信側主電極と、前記送信側帰還電極との間で帰還伝送路を確立するための受信側帰還電極と、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記基地局が送信したデータを得る復調部と、前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記基地局との通信が可能であることを当該電界通信装置のユーザに報知する報知部とを有することを特徴とする通信システムを提供する。
この場合、好ましい態様において、前記基地局は、前記電界通信装置に充電を行うための交流電圧を前記送信側主電極および前記送信側帰還電極間に印加する発振器をさらに有し、前記報知情報には、当該基地局において前記電界通信装置の充電を行うことが可能であることを示す情報が付与されており、前記電界通信装置は、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に誘導された交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、前記整流回路により得られた直流電圧により充電されるバッテリーとをさらに有し、前記報知部は、前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記基地局において当該電界通信装置の充電を行うことが可能であることを当該電界通信装置のユーザに報知してもよい。
また、好ましい態様において、前記測定部は、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電位差を測定してもよい。
また、好ましい態様において、前記測定部は、ポッケルス効果を示す電気光学結晶体であって、かつ光が通過する場合には該電気光学結晶体が存在する空間における電界の強さに応じた変化を該光に与える電気光学結晶体と、前記電気光学結晶体に入射する光を発する発光部と、前記電気光学結晶体を通過した光を受け、この光が前記電気光学結晶体内で受けた変化を示す信号を出力する受光部とを有していてもよい。
また、この発明は、通信網を構成する基地局であり、誘電体に対して電気的影響を与え易い位置に設けられた送信側主電極と、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極に与える電位を変化させる変調部であって、当該基地局の存在を報知する報知情報に対応した電気信号に従って前記電位を定期的に変化させる変調部とを有し、前記変調部が発生させた電位の変化に応じた電界を前記誘電体に与える基地局と通信を行う電界通信装置において、前記誘電体からの電気的影響を受け易い位置に設けられた受信側主電極と、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記基地局が送信したデータを得る復調部と、前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記基地局との通信が可能であることを当該電界通信装置のユーザに報知する報知部とを有する電界通信装置を提供する。
この場合、好ましい態様において、前記測定部は、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極に生じる電位と、予め定められた電位との電位差を測定してもよい。
また、本発明は、通信網を構成する基地局であり、誘電体に対して電気的影響を与え易い位置に設けられた送信側主電極と、送信側帰還電極と、送信するデータに対応した電気信号に従って前記送信側主電極および前記送信側帰還電極間の電位差を変化させる変調部であって、当該基地局の存在を報知する報知情報に対応した電気信号に従って前記電位差を定期的に変化させる変調部とを有し、前記変調部が発生させた電位差の変化に応じた電界を前記誘電体に与える基地局と通信を行う電界通信装置において、前記誘電体からの電気的影響を受け易い位置に設けられた受信側主電極と、前記送信側帰還電極との間で帰還伝送路を確立するための受信側帰還電極と、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電気的状態を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記電気信号を取得し、当該電気信号を復調して前記基地局が送信したデータを得る復調部と、前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記基地局との通信が可能であることを当該電界通信装置のユーザに報知する報知部とを有することを特徴とする電界通信装置を提供する。
好ましい態様において、前記報知部は、前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記基地局との通信が可能であることを示す情報を表示部に表示してもよい。
好ましい態様において、前記基地局は、電界通信装置に充電を行うための交流電圧を前記送信側主電極および前記送信側帰還電極間に印加する発振器をさらに有し、前記報知情報には、当該基地局において電界通信装置の充電を行うことが可能であることを示す情報が付与されており、当該電界通信装置は、前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に誘導された交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、前記整流回路により得られた直流電圧により充電されるバッテリーとをさらに有し、前記報知部は、前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記基地局において当該電界通信装置の充電を行うことが可能であることを当該電界通信装置のユーザに報知するようにしてもよい。
好ましい態様において、前記報知部は、前記復調部により前記報知情報が予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、前記基地局において当該電界通信装置の充電を行うことが可能であることを示す情報を表示部に表示するようにしてもよい。
好ましい態様において、前記誘電体は人体であってもよい。
好ましい態様において、当該電界通信装置は、前記受信側主電極が前記送信側主電極の近傍に位置するように置かれ、前記変調部が発生させた電界による電気的影響を前記誘電体を介さず直接、前記受信側主電極に受けてもよい。
好ましい態様において、前記測定部は、前記誘電体に与えられた電界により前記受信側主電極および前記受信側帰還電極間に生じる電位差を測定してもよい。
好ましい態様において、前記測定部は、ポッケルス効果を示す電気光学結晶体であって、かつ光が通過する場合には該電気光学結晶体が存在する空間における電界の強さに応じた変化を該光に与える電気光学結晶体と、前記電気光学結晶体に入射する光を発する発光部と、前記電気光学結晶体を通過した光を受け、この光が前記電気光学結晶体内で受けた変化を示す信号を出力する受光部とを有してもよい。
好ましい態様において、前記受信側主電極と前記受信側帰還電極とが、前記電気光学結晶体を挟んで対向する位置に配置されていてもよい。
好ましい態様において、前記受信側主電極に接続されており、前記受信側主電極よりも前記電気光学結晶体に近い位置に配置され、前記受信側主電極と等電位となる到達側電極と、前記受信側帰還電極に接続されており、前記受信側帰還電極よりも前記電気光学結晶体に近い位置に配置され、前記受信側帰還電極と等電位となる帰還側電極とをさらに有し、前記到達側電極および前記帰還側電極が、前記電気光学結晶体を挟んで対向する位置に配置されていてもよい。
好ましい態様において、前記電気光学結晶体は柱状であり、前記到達側電極および前記帰還側電極のいずれか一方以上が、前記電気光学結晶体内の光路に略直交する断面内に収まる大きさおよび形状を有していてもよい。
好ましい態様において、前記受信側帰還電極は、前記送信側帰還電極との間で大気を介した静電結合により帰還伝送路を確立するようにしてもよい。
好ましい態様において、前記受信側帰還電極および前記送信側帰還電極には、ともに安定した同じ電位が与えられていてもよい。
この発明によれば、電界通信装置は、基地局から送信された報知情報を予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく得られている間、基地局との通信が可能であることをユーザに報知する。The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide an electric field communication device capable of ensuring a sufficiently long communication distance.
In view of the above problems, the present invention provides a transmission-side main electrode, a transmission-side feedback electrode, a signal generation unit that generates an electrical signal, and the transmission side A transmission device having a modulation unit that changes a potential difference between the main electrode and the transmission-side feedback electrode according to the electric signal; a reception-side main electrode that is disposed at a position that is susceptible to electrical influence from the dielectric; and A receiving device having a receiving feedback electrode for establishing electrostatic coupling with the transmitting feedback electrode, and a measuring unit for measuring an electrical state generated between the receiving main electrode and the receiving feedback electrode; And the measurement unit is an electro-optic crystal exhibiting a Pockels effect, and when light passes, changes in the light according to the electrical state of the space in which the electro-optic crystal exists. An electro-optic crystal body and the electricity A light-emitting unit that emits light incident on the crystal body, and a light-receiving unit that receives the light that has passed through the electro-optic crystal and outputs an electrical signal indicating the change that the light has received in the electro-optic crystal. An electric field communication system is provided. With such an electric field communication system, it is possible to enhance the electrostatic coupling between the transmission device and the reception device and to use a highly sensitive electro-optic crystal.
In addition, the present invention provides a transmission-side main electrode, a transmission-side feedback electrode, a signal generation unit that generates an electrical signal, the transmission-side main electrode, and the transmission, which are disposed at positions that easily affect the dielectric. A transmitter having a modulation unit that changes a potential difference between the side feedback electrodes in accordance with the electrical signal, a reception main electrode disposed at a position susceptible to electrical influence from the dielectric, and the transmission side feedback electrode; A receiving-side feedback electrode disposed as far as possible from the dielectric to establish electrostatic coupling between them, and placed toward a space around the dielectric, the receiving-side main electrode, and the receiving-side A receiving device having a measuring unit for measuring an electrical state generated between the feedback electrodes, the measuring unit being an electro-optic crystal exhibiting a Pockels effect, and when the light passes, the electro-optic crystal Electricity in the space where crystals exist An electro-optic crystal that gives the light a change according to a state, a light emitting unit that emits light incident on the electro-optic crystal, and light that has passed through the electro-optic crystal. There is provided an electric field communication system including a light receiving unit that outputs an electrical signal indicating a change received in the body. With such an electric field communication system, it is possible to enhance the electrostatic coupling between the transmission device and the reception device and to use a highly sensitive electro-optic crystal.
In a preferred aspect, the electrical state is an electric field, and the receiving-side main electrode and the receiving-side feedback electrode are positioned in the electric field generated between the receiving-side main electrode and the receiving-side feedback electrode. Is arranged. By doing so, the electro-optic crystal can be placed under a sufficient electric field density.
In another preferable aspect, the electrostatic coupling is electrostatic coupling between the transmitting feedback electrode and the receiving feedback electrode via the atmosphere. By doing so, it is possible to extend the communicable distance regardless of the installation position of the apparatus.
In another preferred embodiment, the receiving main electrode and the receiving feedback electrode are arranged at positions facing each other with at least a part of the electro-optic crystal interposed therebetween. By doing so, the electric field sufficiently passes through the electro-optic crystal.
In another preferred embodiment, the electro-optic crystal is columnar, and a surface of the receiving-side return electrode that is closest to the electro-optic crystal is in a cross-section substantially perpendicular to the optical path in the electro-optic crystal. Having a size and shape that fits in By doing so, the electro-optic crystal reacts efficiently to changes in the electric field.
In another preferred embodiment, the measurement unit is connected to the reception-side feedback electrode and is disposed closer to the electro-optic crystal than the reception-side feedback electrode, and is equipotential with the reception-side feedback electrode. A return side electrode. By doing so, the electric field reaches more to the receiving side return electrode.
In another preferred embodiment, the electro-optic crystal is columnar, and a surface of the feedback electrode that is closest to the electro-optic crystal is in a cross section that is substantially orthogonal to the optical path in the electro-optic crystal. Has a size and shape that fits. By doing so, the electric field that has influenced the electro-optic crystal reaches the receiving-side return electrode more.
In another preferred embodiment, the measurement unit is connected to the reception-side main electrode, disposed closer to the electro-optic crystal than the reception-side main electrode, and equipotential with the reception-side main electrode. A reaching electrode. By doing so, the electric field reaches the electro-optic crystal.
In another preferred embodiment, the electro-optic crystal is columnar, and the surface of the reaching electrode that is closest to the electro-optic crystal is in a cross section that is substantially orthogonal to the optical path in the electro-optic crystal. Has a size and shape that fits. By doing so, more electric fields can reach the electro-optic crystal.
In another preferred embodiment, the dielectric is a human body. By doing so, the human body can be used as a transmission medium.
In another preferable aspect, the transmitting device and the receiving device are attached to a human body. By doing so, electric field communication is possible using the human body as a transmission medium.
In another preferred embodiment, the human body to which the transmitting device is attached and the human body to which the receiving device is attached are different human bodies. By doing so, electric fields can be communicated between human bodies using a plurality of human bodies as transmission media.
In another preferable aspect, the transmission device is attached to a human body, the reception device is disposed other than the human body to which the transmission device is attached, and the human body wearing the transmission device is the reception device in the reception device. When contacting the side main electrode, communication is performed between the transmitting device and the receiving device. By doing so, communication based on the will of the user wearing the electric field communication device becomes possible.
In another preferred embodiment, the receiving device is attached to a human body, the transmitting device is arranged other than the human body to which the transmitting device is attached, and the human body wearing the receiving device is connected to the transmitting device in the transmitting device. When the side main electrode is contacted, communication is performed between the receiving device and the transmitting device. By doing so, communication based on the will of the user wearing the electric field communication device becomes possible.
In another preferred embodiment, the reception-side return electrode is connected to a positive power source, a negative power source, or a portion that exhibits a stable potential with a low impedance. By doing so, more stable communication can be performed.
In another preferred embodiment, the reception-side feedback electrode is connected to a housing made of a conductive material that houses the reception-side feedback electrode. By doing so, more stable communication can be performed.
In another preferred embodiment, the transmission-side return electrode is connected to a positive power source, a negative power source, or a portion that exhibits a stable potential with a low impedance. By doing so, more stable communication can be performed.
In another preferred embodiment, the transmission-side return electrode is connected to a housing made of a conductive material that houses the transmission-side return electrode. By doing so, more stable communication can be performed.
In another preferred embodiment, in the electric field communication system, the transmission-side return electrode is disposed on the dielectric side, and the transmission-side main electrode is disposed toward a space around the apparatus. Also in this case, an electric field can be generated in the space around the device due to the potential difference generated between both electrodes.
In another preferred embodiment, in the electric field communication system, the reception-side return electrode is disposed on the dielectric side, and the reception-side main electrode is disposed toward a space around the apparatus. Also in this case, the electric field generated between both electrodes can be measured using the measurement unit.
In another preferred embodiment, the light emitting unit is configured as a laser oscillator, and irradiates the electro-optic crystal with laser light. By doing so, the electric field can be captured by utilizing the characteristics of the electro-optic crystal.
In another preferable aspect, the light receiving unit changes an electric signal to be output based on a change in a polarization state of light transmitted through the electro-optic crystal. By doing so, the electric signal can be changed based on the change of the electric field.
In another preferred embodiment, the light receiving unit changes an electric signal to be output based on a change in intensity of light passing through the electro-optic crystal. By doing so, the electric signal can be changed based on the change of the electric field.
In another preferable aspect, the transmission device and the reception device further include a communication interface for performing communication in accordance with a procedure compliant with Ethernet (registered trademark),
An Ethernet network can be constructed with an external device via the communication interface. By doing so, communication can be performed with a device that cannot perform electric field communication.
In another preferable aspect, the modulation method of the modulation unit and the demodulation method of the demodulation unit are methods compliant with Ethernet (registered trademark). By doing so, the transmission device or the reception device can be recognized as an Ethernet device from another communication terminal.
In another preferred embodiment, the transmission device and the reception device are configured as a transmission / reception device that is the same device. By doing so, bidirectional electric field communication is possible between the transmission device and the reception device.
In another preferred embodiment, the transmission main electrode and the reception main electrode are configured as the same electrode, and the transmission feedback electrode and the reception feedback electrode are configured as the same electrode. . By doing so, the device configuration can be made simpler.
In another preferred embodiment, the transmission side main electrode and the reception side main electrode are configured as the same electrode, or the transmission side feedback electrode and the reception side feedback electrode are configured as the same electrode. Is done. By doing so, it becomes possible to select a device configuration suitable for the usage application of the device.
In another preferred embodiment, the modulation method of the modulation unit and the demodulation method of the demodulation unit are AM (Amplitude Modulation) method, PM (Phase Modulation) method, FM (Frequency Modulation: frequency modulation). ) Method, PCM (Pulse Coded Modulation) method, SS (Spectrum Spread) method, CDMA (Code Division Multiple Access) method or UWB (Ultra Wide Band) method It is. By using a plurality of modulation schemes, the number of signals that can be transmitted and received simultaneously can be increased.
Then, the present invention establishes electrostatic coupling via the atmosphere between the receiving-side main electrode disposed at a position susceptible to electrical influence from the dielectric and a device that generates an electric field that reaches the dielectric. And a measuring unit that measures an electrical state generated between the receiving main electrode and the receiving feedback electrode by the electric field, and the measuring unit exhibits an electro-optic that exhibits a Pockels effect. When the light passes through the crystal, the electro-optic crystal that changes the light according to the electrical state of the space in which the electro-optic crystal is present, and the light enters the electro-optic crystal. An electric field communication comprising: a light-emitting unit that emits light; and a light-receiving unit that receives light that has passed through the electro-optic crystal body and outputs an electrical signal indicating a change that the light has received in the electro-optic crystal body Providing the device. With such an electric field communication system, it is possible to strengthen the electrostatic coupling with the transmission device and use a highly sensitive electro-optic crystal.
Furthermore, the present invention establishes electrostatic coupling via the atmosphere between a receiving main electrode disposed at a position susceptible to electrical influence from a dielectric and a device that generates an electric field that reaches the dielectric. Therefore, a reception-side feedback electrode disposed as far as possible from the dielectric and disposed toward the space around the dielectric is generated between the reception-side main electrode and the reception-side feedback electrode by the electric field. A measuring unit that measures an electrical state, and the measuring unit is an electro-optic crystal that exhibits a Pockels effect, and when light passes through, the electrical unit in the space where the electro-optic crystal is present An electro-optic crystal that gives the light a change according to a state, a light emitting unit that emits light incident on the electro-optic crystal, and light that has passed through the electro-optic crystal. An electrical signal that indicates changes that have been made in the body To provide a field communication device characterized by having a receiving unit for outputting. With such an electric field communication system, it is possible to strengthen the electrostatic coupling with the transmission device and use a highly sensitive electro-optic crystal.
In a preferred aspect, the electrical state is an electric field, and the receiving-side main electrode and the receiving-side feedback electrode are positioned in the electric field generated between the receiving-side main electrode and the receiving-side feedback electrode. Is arranged. By doing so, the electro-optic crystal can be placed under a sufficient electric field density.
In another preferable aspect, the electrostatic coupling is electrostatic coupling between the transmitting feedback electrode and the receiving feedback electrode via the atmosphere. By doing so, it is possible to extend the communicable distance regardless of the installation position of the apparatus.
In another preferred embodiment, the receiving main electrode and the receiving feedback electrode are arranged at positions facing each other with at least a part of the electro-optic crystal interposed therebetween. By doing so, the electric field sufficiently passes through the electro-optic crystal.
In another preferred embodiment, the electro-optic crystal is columnar, and a surface of the receiving-side return electrode that is closest to the electro-optic crystal is in a cross-section substantially perpendicular to the optical path in the electro-optic crystal. Having a size and shape that fits in By doing so, the electro-optic crystal reacts efficiently to changes in the electric field.
In another preferred embodiment, the measurement unit is connected to the reception-side feedback electrode and is disposed closer to the electro-optic crystal than the reception-side feedback electrode, and is equipotential with the reception-side feedback electrode. A return side electrode. By doing so, the electric field reaches more to the receiving side return electrode.
In another preferred embodiment, the electro-optic crystal is columnar, and a surface of the feedback electrode that is closest to the electro-optic crystal is in a cross section that is substantially orthogonal to the optical path in the electro-optic crystal. Has a size and shape that fits. By doing so, the electric field that has influenced the electro-optic crystal reaches the receiving-side return electrode more.
In another preferred embodiment, the measurement unit is connected to the reception-side main electrode, disposed closer to the electro-optic crystal than the reception-side main electrode, and equipotential with the reception-side main electrode. A reaching electrode. By doing so, the electric field reaches the electro-optic crystal.
In another preferred embodiment, the electro-optic crystal is columnar, and the surface of the reaching electrode that is closest to the electro-optic crystal is in a cross section that is substantially orthogonal to the optical path in the electro-optic crystal. Has a size and shape that fits. By doing so, the electric field can be made to reach the electro-optic crystal more.
In another preferred embodiment, the dielectric is a human body. By doing so, the human body can be used as a transmission medium.
In another preferred embodiment, the light emitting unit is configured as a laser oscillator, and irradiates the electro-optic crystal with laser light. By doing so, the electric field can be captured by utilizing the characteristics of the electro-optic crystal.
In another preferable aspect, the light receiving unit changes an electric signal to be output based on a change in a polarization state of light transmitted through the electro-optic crystal. By doing so, the electric signal can be changed based on the change of the electric field.
In another preferred embodiment, the light receiving unit changes an electric signal to be output based on a change in intensity of light passing through the electro-optic crystal. By doing so, the electric signal can be changed based on the change of the electric field.
As described above, the electric field communication system and the electric field communication apparatus of the present invention improve the sensitivity for capturing electric field changes by disposing the sensor for capturing the electric field at a position where the electric field density is sufficiently high. As a result, according to the electric field communication system and the electric field communication device of the present invention, it is possible to extend the communication distance between the devices excellently.
In addition, the present invention includes a communication device and a communication unit that communicates with the communication device. The communication device includes a transmission-side main electrode that is provided at a position where electrical influence is easily exerted on the dielectric, and a transmission A side feedback electrode and a modulation unit that changes a potential applied to the transmission side main electrode in accordance with an electrical signal corresponding to data to be transmitted, and an electric field corresponding to a change in potential generated by the modulation unit is generated in the dielectric. The communication unit has a receiving side for establishing electrostatic coupling between a receiving side main electrode provided at a position susceptible to the influence of the dielectric and the transmitting side feedback electrode. A return electrode; a measurement unit that measures an electrical state generated between the reception-side feedback electrode and the reception-side main electrode by an electric field applied to the dielectric; and the electrical unit based on a measurement result by the measurement unit. Get the signal A demodulator that demodulates an electrical signal and obtains data transmitted by the communication device, and the receiving feedback electrode is located at a position where the dielectric cannot touch during communication between the communication device and the communication unit. A deployed communication system is provided.
In this case, in a preferred aspect, the communication unit may include an insulator having a bottom surface, a side surface, and a top surface, and the measurement unit and the demodulation unit may be installed inside the insulator.
In a preferred embodiment, the reception main electrode of the communication unit may be installed on the upper surface of the insulator, and the reception feedback electrode of the communication unit may be installed on a side surface of the insulator.
Further, in a preferred aspect, the communication unit is configured to transmit the transmission-side main electrode, the transmission-side feedback electrode, and the electrical signal corresponding to the data to be transmitted, at a position where electrical influence is easily exerted on the dielectric. A modulation unit that changes a potential applied to the transmission-side main electrode, and applies an electric field to the dielectric according to a change in potential generated by the modulation unit. The communication device includes the dielectric A receiving-side main electrode provided at a position susceptible to electrical influence from the receiving side, a receiving-side return electrode for establishing electrostatic coupling between the transmitting-side feedback electrode, and an electric field applied to the dielectric The measurement unit that measures an electrical state generated between the reception-side main electrode and the electrical signal is acquired based on the measurement result by the measurement unit, the electrical signal is demodulated, and the communication unit transmits the electrical signal. De Further comprising a demodulator for obtaining data, the transmitting-side return electrode may be said dielectric body is disposed at a position not touched during communication with the communication unit and the communication device.
In a preferred embodiment, the transmission-side return electrode of the communication unit may be a steel frame constituting a room in which the communication unit is installed.
In a preferred embodiment, the transmission-side return electrode of the communication unit may be installed on a ceiling of a room where the communication unit is installed.
In a preferred embodiment, the transmission-side return electrode of the communication unit may be installed in a long press portion of a room where the communication unit is installed.
Moreover, in a preferable aspect, the transmission-side return electrode of the communication unit may be installed in a surrounding portion of a room where the communication unit is installed.
In a preferred embodiment, the transmission-side return electrode of the communication unit may be installed in a baseboard part of a room where the communication unit is installed.
Further, in a preferred aspect, the reception-side feedback electrode of the communication unit, which is separated from the transmission-side feedback electrode of the communication unit, is installed in the same part as the part of the room where the transmission-side feedback electrode of the communication unit is installed. May be.
In a preferred aspect, in the communication device and the communication unit, the transmission main electrode and the reception main electrode of the communication device are integrated, and the transmission main electrode and the reception of the communication unit are integrated. Side main electrode is integrated, the transmission side feedback electrode and the reception side feedback electrode of the communication device are integrated, and the transmission side feedback electrode and the reception side feedback electrode of the communication unit are integrated. It may be made.
In a preferred aspect, an electrode in which the transmission-side return electrode and the reception-side return electrode are integrated may be installed on a ceiling portion of a room where the communication unit is installed.
Moreover, in a preferable aspect, an electrode in which the transmission-side feedback electrode and the reception-side feedback electrode are integrated may be installed in a long press portion of a room in which the communication unit is installed.
In a preferred embodiment, an electrode in which the transmission-side feedback electrode and the reception-side feedback electrode are integrated may be installed in a portion around the room where the communication unit is installed.
In a preferred aspect, an electrode in which the transmission feedback electrode and the reception feedback electrode are integrated may be installed in a baseboard portion of a room in which the communication unit is installed.
In a preferred embodiment, the electrode in which the transmission-side return electrode and the reception-side return electrode are integrated may be a steel frame constituting a room in which the communication unit is installed.
Further, in a preferred aspect, the communication unit includes an insulator having a bottom surface, a side surface, and an upper surface, and the measurement unit, the demodulation unit, and the modulation unit are installed inside the insulator, The receiving main electrode of the communication unit may be installed on the top surface of the insulator.
In a preferred embodiment, the reception-side return electrode of the communication unit may be installed on a side surface of the insulator.
In a preferred embodiment, the transmission-side feedback electrode may be installed on a side surface orthogonal to the side surface on which the reception-side feedback electrode is installed.
In a preferred embodiment, the transmission-side feedback electrode and the reception-side feedback electrode may be disposed so as to be in contact with and surround the side surface of the insulator.
In a preferred embodiment, the insulator may have a rectangular parallelepiped shape.
Further, in a preferred aspect, the insulator has a tatami shape, and the reception-side return electrode of the communication unit is disposed on a side surface portion of the insulator and corresponding to an edge of the insulator. May be.
In a preferred embodiment, the reception-side return electrode of the communication unit may be installed on a ceiling of a room where the communication unit is installed.
In a preferred embodiment, the reception-side return electrode of the communication unit may be installed in a long press portion of a room in which the communication unit is installed.
Moreover, in a preferable aspect, the reception-side return electrode of the communication unit may be installed in a surrounding portion of a room where the communication unit is installed.
In a preferred embodiment, the reception-side return electrode of the communication unit may be installed in a baseboard part of a room where the communication unit is installed.
In a preferred embodiment, the reception-side return electrode of the communication unit may be a steel frame that constitutes a room in which the communication unit is installed.
In a preferred aspect, the reception-side return electrode may be disposed at a position where the reception-side main electrode of the communication unit cannot be touched during communication between the communication device and the communication unit.
In a preferred embodiment, the reception-side return electrode may be disposed at a position where the transmission-side main electrode of the communication device cannot be touched during communication between the communication device and the communication unit.
In a preferred embodiment, the electrostatic coupling may be electrostatic coupling via the atmosphere.
In a preferred embodiment, the transmission-side feedback electrode and the reception-side feedback electrode may obtain a stable potential.
In a preferred embodiment, the transmission-side feedback electrode and the reception-side feedback electrode are a positive power source, a negative power source, a part that obtains a stable potential with a low impedance, a signal ground, a casing that constitutes the communication device, a ground It may be connected to one of the grounds.
In a preferred aspect, the modulation unit changes a potential difference between the transmission-side feedback electrode and the transmission-side main electrode, and generates an electric field according to the potential difference between the transmission-side feedback electrode and the transmission-side main electrode. May be given to the body.
In a preferred aspect, the measurement unit may measure a potential difference generated between the reception main electrode and the reception feedback electrode due to an electric field applied to the dielectric.
In a preferred embodiment, the measurement unit is an electro-optic crystal exhibiting a Pockels effect, and provides an electric current that gives the light passing through the electro-optic crystal a change corresponding to an electrical state in a space where the electro-optic crystal exists. An optical crystal; a light-emitting unit that emits light incident on the electro-optical crystal; a light-receiving unit that receives light that has passed through the electro-optical crystal and outputs a signal indicating a change that the light has received in the electro-optical crystal; You may have.
In a preferred embodiment, the receiving main electrode and the receiving feedback electrode are disposed so that the electro-optic crystal is positioned in an electric field generated between the receiving main electrode and the receiving feedback electrode.
36. The communication system according to claim 35.
In a preferred aspect, the reception-side main electrode and the reception-side return electrode may be arranged at positions facing each other with at least a part of the electro-optic crystal interposed therebetween.
Further, in a preferred aspect, the communication unit is connected to the reception side main electrode and is connected to the reception side return electrode, the arrival side electrode having the same potential as the reception side main electrode, and the reception side feedback electrode. It may further include a feedback side electrode having an equipotential, and the reaching side electrode and the feedback side electrode may be disposed at positions facing each other across the electro-optic crystal.
In a preferred aspect, the communication device is placed such that the transmission main electrode is positioned in the vicinity of the reception main electrode, and the reception feedback electrode includes the transmission main electrode and the reception main electrode. The measurement unit measures an electric field generated between the reception-side feedback electrode and the reception-side feedback electrode by an electric field generated by the modulation unit without passing through the dielectric. May be.
In addition, the present invention includes a communication unit and a communication device that communicates with the communication unit, and the communication unit includes a transmission-side main electrode provided at a position where electrical influence is easily exerted on the dielectric. A transmission-side feedback electrode and a modulation unit that changes a potential applied to the transmission-side main electrode according to an electrical signal corresponding to data to be transmitted, and an electric field corresponding to a change in potential generated by the modulation unit is The communication device is configured to establish electrostatic coupling between a reception-side main electrode provided at a position easily affected by the dielectric and the transmission-side feedback electrode. Based on the measurement result of the receiving feedback electrode, a measuring unit that measures an electrical state generated between the receiving feedback electrode and the receiving main electrode by the electric field applied to the dielectric, and the measurement result by the measuring unit The electrical signal And a demodulator that demodulates the electrical signal and obtains data transmitted by the communication device, and the transmission-side feedback electrode can be touched by the dielectric during communication between the communication device and the communication unit. Provided is a communication system characterized in that the communication system is arranged at a position not present.
In this case, in a preferred embodiment, the dielectric may be a human body.
In addition, the present invention provides the transmission-side return electrode, the transmission-side main electrode provided at a position that easily affects the dielectric, and the transmission-side main electrode according to the electrical signal corresponding to the data to be transmitted. A receiving-side feedback electrode that is an electrode for establishing electrostatic coupling with the transmitting-side feedback electrode included in the communication device having a modulation unit that changes the potential, and a position that is easily affected by the dielectric A receiving main electrode provided; a measuring unit for measuring an electrical state generated between the receiving feedback electrode and the receiving feedback electrode by an electric field applied to the dielectric; and a measurement result by the measuring unit A demodulator that obtains the electrical signal based on the received signal and demodulates the electrical signal to obtain data transmitted by the communication device, and an insulator having a bottom surface, a side surface, and a top surface, and the measurement unit, The demodulator It is installed inside an insulator, and the reception-side return electrode is disposed at a position where the dielectric cannot touch during communication between the communication device and the communication unit, and the reception-side main electrode of the communication unit is Provided is a communication unit installed on an upper surface of an insulator.
Further, in a preferred aspect, the communication unit is provided inside the insulator and transmits the transmission-side return electrode, the transmission-side main electrode provided at a position where the dielectric is easily affected by the electric material, and the transmission. A modulation unit that changes a potential applied to the transmission main electrode in accordance with an electrical signal corresponding to data, and an electric field corresponding to a change in potential generated by the modulation unit is applied to the dielectric. Good.
In a preferred embodiment, the reception-side feedback electrode may be installed on a side surface of the insulator, and the transmission-side feedback electrode may be installed on a side surface orthogonal to the side surface on which the reception-side feedback electrode is installed. .
In a preferred embodiment, the transmission-side feedback electrode and the reception-side feedback electrode may be disposed so as to be in contact with and surround the side surface of the insulator.
In a preferred embodiment, the reception-side return electrode may be provided on a side surface of the insulator.
In a preferred aspect, the modulation unit changes a potential difference between the transmission-side feedback electrode and the transmission-side main electrode, and generates an electric field according to the potential difference between the transmission-side feedback electrode and the transmission-side main electrode. May be given to the body.
In a preferred embodiment, the insulator may have a square tile shape.
Further, in a preferred aspect, the insulator has a tatami shape, and the reception-side return electrode of the communication unit is disposed on a side surface portion of the insulator and corresponding to an edge of the insulator. May be.
In a preferred embodiment, the reception-side feedback electrode and the transmission-side feedback electrode may obtain a stable potential.
In a preferred embodiment, the reception-side feedback electrode and the transmission-side feedback electrode are a positive power source, a negative power source, a part that obtains a stable potential with a low impedance, a signal ground, a casing that constitutes the communication device, a ground It may be connected to one of the grounds.
In a preferred embodiment, the reception-side return electrode may be provided at a position where the communication device and the communication unit do not contact the transmission-side main electrode and the reception-side main electrode during communication.
Further, in a preferred aspect, when the transmission main electrode of the communication device is placed in the vicinity of the reception main electrode, the measurement unit does not go through the dielectric, and the modulation unit An electric field generated between the receiving feedback electrode and the receiving feedback electrode may be measured by the generated electric field.
In addition, the present invention provides the transmission-side main electrode according to an electrical signal corresponding to data to be transmitted, a transmission-side main electrode, a transmission-side feedback electrode, and a transmission-side main electrode that are provided at positions where electrical influence is easily exerted on the dielectric A receiving-side feedback electrode for establishing electrostatic coupling with the transmitting-side feedback electrode included in the communication device having a modulation unit that changes the potential; a receiving-side main electrode; and an electric field applied to the dielectric A measurement unit that measures an electrical state generated between the reception-side feedback electrode and the reception-side main electrode, obtains the electrical signal based on a measurement result by the measurement unit, and demodulates the electrical signal. A reception-side feedback electrode of a communication unit having a demodulator that obtains data transmitted by the communication device is provided at a position where the dielectric cannot touch during communication between the communication device and the communication unit, and the reception The main electrodes, to provide an electrode arrangement method of providing the affected easily position from the dielectric.
According to the present invention, the transmission feedback electrode is electrostatically coupled to the reception feedback electrode to establish a feedback transmission path, and the reception feedback electrode is installed outside the moving range of the dielectric, so that transmission from the communication device is possible. The received signal is received by the communication unit without interruption.
According to another aspect of the present invention, there is provided a communication system including an electric field communication apparatus and a base station that communicates with the electric field communication apparatus. A transmission-side main electrode provided at a position where electrical influence is easily exerted, a signal generation unit that generates an electric signal corresponding to data to be transmitted, and a potential applied to the transmission-side main electrode are changed according to the electric signal. A modulation unit that periodically changes the potential according to an electrical signal corresponding to broadcast information for reporting the presence of the base station, and responding to a change in potential generated by the modulation unit An electric field is applied to the dielectric, and the electric field communication device is configured to receive the reception main electrode provided at a position susceptible to electrical influence from the dielectric, and the electric field applied to the dielectric. ~ side A measurement unit for measuring an electrical state generated in the electrode, a demodulation unit for obtaining the electrical signal based on a measurement result by the measurement unit, demodulating the electrical signal, and obtaining data transmitted by the base station, and A notification unit for notifying a user of the electric field communication device that communication with the base station is possible while the notification information is obtained without interruption by the demodulation unit for a predetermined time interval or more. A communication system is provided.
In this case, in a preferred embodiment, the measurement unit may measure a potential difference between a potential generated in the reception-side main electrode due to an electric field applied to the dielectric and a predetermined potential.
In addition, the present invention provides a communication system including an electric field communication device and a base station that communicates with the electric field communication device, and forms a communication network having the electric field communication device as a terminal. A transmission-side main electrode provided at a position where electrical influence is easily caused, a transmission-side feedback electrode connected to the base station, a signal generation unit that generates an electrical signal corresponding to data to be transmitted, and the transmission A modulation unit that changes a potential difference between a side main electrode and the transmission side feedback electrode according to the electrical signal, and that periodically changes the potential difference according to an electrical signal corresponding to notification information that notifies the presence of the base station And the electric field communication device is provided at a position where the electric field communication device is susceptible to electrical influence from the dielectric. A receiving side return electrode for establishing a feedback transmission path between the receiving side main electrode and the transmitting side feedback electrode, and the receiving side main electrode and the receiving side feedback by an electric field applied to the dielectric A measurement unit that measures an electrical state generated between the electrodes, a demodulation unit that acquires the electrical signal based on a measurement result by the measurement unit, demodulates the electrical signal, and obtains data transmitted by the base station; A notification unit for notifying a user of the electric field communication device that communication with the base station is possible while the notification information is obtained without interruption by the demodulation unit for a predetermined time interval or more. A communication system is provided.
In this case, in a preferred aspect, the base station further includes an oscillator that applies an AC voltage for charging the electric field communication device between the transmission side main electrode and the transmission side feedback electrode. Is provided with information indicating that the electric field communication device can be charged in the base station, and the electric field communication device is induced between the reception main electrode and the reception feedback electrode. A rectifier circuit that converts the AC voltage into a DC voltage, and a battery that is charged by the DC voltage obtained by the rectifier circuit, and the notification unit has the notification information predetermined by the demodulation unit. Notifying the user of the electric field communication device that the electric field communication device can be charged in the base station while being obtained without interruption for more than a time interval It may be.
In a preferred aspect, the measurement unit may measure a potential difference generated between the reception main electrode and the reception feedback electrode due to an electric field applied to the dielectric.
In a preferred embodiment, the measurement unit is an electro-optic crystal body that exhibits a Pockels effect, and when light passes, changes in accordance with the strength of the electric field in a space where the electro-optic crystal body exists. The electro-optic crystal that is applied to the light, a light emitting unit that emits light that is incident on the electro-optic crystal, and the light that has passed through the electro-optic crystal, and changes that the light has received in the electro-optic crystal. And a light receiving unit that outputs a signal to be indicated.
The present invention is also a base station constituting a communication network, wherein the transmitting side main electrode provided at a position where electrical influence is easily exerted on the dielectric, and the transmitting side according to the electric signal corresponding to the data to be transmitted A modulation unit that changes a potential applied to the main electrode, the modulation unit periodically changing the potential in accordance with an electrical signal corresponding to notification information for reporting the presence of the base station, and the modulation unit generates In an electric field communication apparatus that communicates with a base station that applies an electric field corresponding to a change in the applied potential to the dielectric, a receiving-side main electrode provided at a position that is susceptible to electrical influence from the dielectric, and the dielectric A measurement unit that measures an electrical state generated in the reception-side main electrode by an electric field applied to a body; obtains the electrical signal based on a measurement result by the measurement unit; demodulates the electrical signal; and Sent The electric field communication apparatus is capable of communicating with the base station while the broadcast information is obtained without interruption by the demodulation unit for a predetermined time interval or more by the demodulation unit for obtaining the data. Provided is an electric field communication device having a notification unit for notifying a user.
In this case, in a preferred embodiment, the measurement unit may measure a potential difference between a potential generated in the reception-side main electrode due to an electric field applied to the dielectric and a predetermined potential.
In addition, the present invention is a base station that constitutes a communication network, and corresponds to a transmission side main electrode, a transmission side feedback electrode, and data to be transmitted, which are provided at positions where electrical influence is easily exerted on a dielectric. A modulation unit that changes a potential difference between the transmission-side main electrode and the transmission-side feedback electrode according to an electrical signal, and periodically changes the potential difference according to an electrical signal corresponding to notification information that notifies the presence of the base station. A position that is susceptible to electrical influence from the dielectric, in an electric field communication apparatus that communicates with a base station that applies an electric field to the dielectric according to a change in potential difference generated by the modulator. A receiving side return electrode for establishing a feedback transmission path between the receiving side main electrode provided on the receiving side and the transmitting side return electrode, and the receiving side main electrode and the receiving side by an electric field applied to the dielectric Side return A measurement unit that measures an electrical state generated between the electrodes, a demodulation unit that acquires the electrical signal based on a measurement result by the measurement unit, demodulates the electrical signal, and obtains data transmitted by the base station; A notification unit for notifying a user of the electric field communication device that communication with the base station is possible while the notification information is obtained without interruption by the demodulation unit for a predetermined time interval or more. An electric field communication device is provided.
In a preferred aspect, the notification unit displays information indicating that communication with the base station is possible while the notification information is obtained without interruption by the demodulation unit for a predetermined time interval or more. May be displayed on the screen.
In a preferred aspect, the base station further includes an oscillator that applies an AC voltage for charging the electric field communication device between the transmission-side main electrode and the transmission-side feedback electrode, and the notification information includes the base Information indicating that it is possible to charge the electric field communication device in the station is provided, and the electric field communication device converts the AC voltage induced between the reception-side main electrode and the reception-side feedback electrode into a direct current. A rectifier circuit that converts the voltage into a voltage; and a battery that is charged by a DC voltage obtained by the rectifier circuit, and the notification unit interrupts the notification information for a predetermined time interval or more by the demodulation unit. In this case, the user of the electric field communication apparatus may be notified that the electric field communication apparatus can be charged in the base station. .
In a preferred aspect, the notification unit can charge the electric field communication device in the base station while the notification information is obtained without interruption by the demodulation unit for a predetermined time interval or more. You may make it display the information which shows that on a display part.
In a preferred aspect, the dielectric may be a human body.
In a preferred aspect, the electric field communication device is placed such that the reception main electrode is positioned in the vicinity of the transmission main electrode, and the electric influence caused by the electric field generated by the modulation unit is not passed through the dielectric. You may receive directly in the said receiving side main electrode.
In a preferred aspect, the measurement unit may measure a potential difference generated between the reception-side main electrode and the reception-side feedback electrode due to an electric field applied to the dielectric.
In a preferred embodiment, the measurement unit is an electro-optic crystal that exhibits a Pockels effect, and when light passes, changes in the light according to the strength of an electric field in a space where the electro-optic crystal exists. An electro-optic crystal body, a light-emitting unit that emits light incident on the electro-optic crystal body, and light that has passed through the electro-optic crystal body, and a signal indicating a change that the light has undergone in the electro-optic crystal body May be included.
In a preferred aspect, the reception-side main electrode and the reception-side return electrode may be disposed at positions facing each other with the electro-optic crystal body interposed therebetween.
In a preferred embodiment, the receiving-side main electrode is connected to the receiving-side main electrode, disposed closer to the electro-optic crystal than the receiving-side main electrode, and an arrival-side electrode having the same potential as the receiving-side main electrode; A feedback-side electrode connected to the reception-side feedback electrode, disposed closer to the electro-optic crystal than the reception-side feedback electrode, and having a potential equal to the reception-side feedback electrode; The side electrode and the return side electrode may be disposed at positions facing each other with the electro-optic crystal interposed therebetween.
In a preferred embodiment, the electro-optic crystal is columnar, and has a size and shape that allows at least one of the arrival-side electrode and the return-side electrode to be within a cross-section substantially orthogonal to the optical path in the electro-optic crystal. You may have.
In a preferred aspect, the receiving feedback electrode may establish a feedback transmission path by electrostatic coupling with the transmitting feedback electrode via the atmosphere.
In a preferred embodiment, the receiving side return electrode and the transmitting side feedback electrode may be given the same stable potential.
According to the present invention, the electric field communication device informs the user that communication with the base station is possible while the broadcast information transmitted from the base station is obtained without interruption for a predetermined time interval or more. Inform.

図１は、電界通信装置ＴＲＸの一設置例を示した図である。
図２は、電界通信装置ＴＲＸの外観構成を示す斜視図である。
図３は、電界通信装置ＴＲＸの電気的構成を示すブロック図である。
図４は、送信アンプＡＰの電気的構成を示す図である。
図５は、電界センサＥＳの機械的構成を示す図である。
図６は、受信側帰還電極ＥＲＧを設けていない場合に、電界センサＥＳが電界を捉える様子を概念的に示す図である。
図７は、受信側帰還電極ＥＲＧを設けた場合に、電界センサＥＳが電界を捉える様子を概念的に示す図である。
図８は、電極構造ＥＯＢを受信側主電極ＥＲＢと電気的に接続した場合の構成を示すブロック図である。
図９は、電極構造ＥＯＢを受信側主電極ＥＲＢと電気的に接続した場合に、電界センサＥＳが電界を捉える様子を概念的に示す図である。
図１０は、電極構造ＥＯＧを受信側帰還電極ＥＲＧと電気的に接続した場合の構成を示すブロック図である。
図１１は、電極構造ＥＯＧを受信側帰還電極ＥＲＧと電気的に接続した場合に、電界センサＥＳが電界を捉える様子を概念的に示す図である。
図１２は、受信側帰還電極ＥＲＧを低インピーダンスの信号源に接続する場合の態様について説明するブロック図である。
図１３は、受信側帰還電極ＥＲＧを低インピーダンスの信号源に接続する場合の態様について説明するブロック図である。
図１４は、受信側帰還電極ＥＲＧを低インピーダンスの信号源に接続する場合の態様について説明するブロック図である。
図１５は、設置例１における通信を概念的に示す図である。
図１６は、設置例２における通信を概念的に示す図である。
図１７は、設置例３における通信を概念的に示す図である。
図１８は、設置例４における通信を概念的に示す図である。
図１９は、設置例５における通信を概念的に示す図である。
図２０は、第１実施形態の変形例４における送信アンプの電気的構成例を示す図である。
図２１は、第１実施形態の変形例４における送信アンプの電気的構成例を示す図である。
図２２は、ＰＡＮにおける大地アース（ＥａｒｔｈＧｒｏｕｎｄ）の問題を説明するための図である。
図２３は、帰還伝送路として大気を介した静電結合を利用する電界通信装置の通信原理を概念的に示す図である。
図２４は、帰還伝送路として大気を介した静電結合を利用する電界通信装置の通信原理を概念的に示す図である。
図２５は、帰還伝送路として大気を介した静電結合を利用する電界通信装置の通信原理を概念的に示す図である。
図２６は、帰還伝送路を誘電体にとる電界通信装置の通信原理を概念的に示す図である。
図２７は、本発明の第２実施形態に係わる通信システムの全体構成を例示する図である。
図２８は、同システムに係わる送信機ＨＴＲＸのハードウェア構成を例示する図である。
図２９は、同システムに係わる通信ユニットＣＰの断面を例示する図である。
図３０は、同システムに係わる受信機ＦＴＲＸのハードウェア構成を例示する図である。
図３１は、本発明の第３実施形態に係わる通信ユニットＴＣＰの外観を例示する斜視図である。
図３２は、本発明の第３実施形態に係わる通信ユニットＴＣＰの断面を例示する図である。
図３３は、本発明の第３実施形態に係わる通信ユニットＴＣＰを、タイルカーペット状に敷き詰めて設置した際の外観を示す斜視図である。
図３４は、本発明の第３実施形態に係わる通信ユニットＴＣＰを、タイルカーペット状に敷き詰めた際の断面を例示する図である。
図３５は、本発明の第４実施形態に係わる通信ユニットＴＭＡの外観を例示する斜視図である。
図３６は、本発明の第４実施形態に係わる通信ユニットＴＭＡの断面を例示する図ある。
図３７は、本発明の第５実施形態に係わる通信システムの構成を例示する図である。
図３８は、本発明の第６実施形態に係わる通信システムの構成を例示する図である。
図３９は、受信側帰還電極の配置の変形例を例示する図である。
図４０は、本発明の変形例３に係わる通信システムの構成を例示する図である。
図４１は、本発明の変形例５に係わる通信システムの構成を例示する図である。
図４２は、変形例８に係わる、送信側帰還電極および受信側帰還電極の配置の変形例を例示する図である。
図４３は、変形例８に係わる、送信側帰還電極および受信側帰還電極の配置の変形例を例示する図である。
図４４は、変形例８に係わる、送信側帰還電極および受信側帰還電極を通信ユニットＣＰに配置する場合の例を示す図である。
図４５は、変形例８に係わる、送信側帰還電極および受信側帰還電極を通信ユニットＣＰに配置する場合の例を示す図である。
図４６は、本発明の第７実施形態に係るタイルカーペットＣＰＥｎと電子機器ＡＰＰについて例示する図である。
図４７は、同実施形態に係るタイルカーペットＣＰＥｎと電子機器ＡＰＰの回路構成を例示する図である。
図４８は、同実施形態に係り、充電モードと通信モードを時分割で行う場合の、分割スイッチＦＰＳＷ，ＡＰＳＷの切換え動作例について示す図である。
図４９は、同実施形態に係り、充電に用いる交流電圧の周波数Ｐと、通信に使用する搬送波のキャリア周波数Ｄとを異ならせた場合について例示する図である。
図５０は、同実施形態の変形例に係り、電子機器ＡＰＰの画面表示例を示す図（その１）である。
図５１は、同実施形態の変形例に係り、電子機器ＡＰＰの画面表示例を示す図（その２）である。
図５２は、第８実施例における極性反転回路を有する電界通信装置ＴＸａのブロック図である。
図５３は、極性が反転していない信号と極性の反転した信号の例である。
図５４は、電界通信装置ＴＸａにおいて行われるフローチャートである。
図５５は、第８実施例の別の極性反転回路を有する電界通信装置ＲＸｂのブロック図である。
図５６は、電界通信装置ＲＸｂの行う処理のフローチャートである。
図５７は、第８実施例の更に別の極性反転装置を有する電界通信装置ＲＸｃのブロック図である。
図５８は、第９実施形態に係わる通信ユニットＴＣＰａの外観を例示する斜視図である。
図５９は、第９実施形態に係わる通信ユニットＴＣＰａが外部の電界通信装置と電界結合している様子を示す図である。
図６０は、第１０実施形態において、隣接する通信ユニットが結合している様子を示す図である。
図６１は、第１０実施形態において、１つ離れた通信ユニットが結合している様子を示す図である。
図６２は、第１０実施形態において、床面の複数の通信ユニットが結合している様子を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an installation example of the electric field communication device TRX.
FIG. 2 is a perspective view showing an external configuration of the electric field communication device TRX.
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the electric field communication device TRX.
FIG. 4 is a diagram illustrating an electrical configuration of the transmission amplifier AP.
FIG. 5 is a diagram illustrating a mechanical configuration of the electric field sensor ES.
FIG. 6 is a diagram conceptually illustrating how the electric field sensor ES captures an electric field when the reception-side return electrode ERG is not provided.
FIG. 7 is a diagram conceptually illustrating how the electric field sensor ES captures an electric field when the reception-side return electrode ERG is provided.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration when the electrode structure EOB is electrically connected to the reception-side main electrode ERB.
FIG. 9 is a diagram conceptually showing how the electric field sensor ES captures an electric field when the electrode structure EOB is electrically connected to the receiving main electrode ERB.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration when the electrode structure EOG is electrically connected to the reception-side return electrode ERG.
FIG. 11 is a diagram conceptually illustrating how the electric field sensor ES captures an electric field when the electrode structure EOG is electrically connected to the reception-side return electrode ERG.
FIG. 12 is a block diagram for explaining an aspect in the case where the receiving-side feedback electrode ERG is connected to a low-impedance signal source.
FIG. 13 is a block diagram illustrating an aspect in the case where the reception-side return electrode ERG is connected to a low-impedance signal source.
FIG. 14 is a block diagram illustrating an aspect in the case where the reception-side return electrode ERG is connected to a low-impedance signal source.
FIG. 15 is a diagram conceptually illustrating communication in the installation example 1.
FIG. 16 is a diagram conceptually illustrating communication in the installation example 2.
FIG. 17 is a diagram conceptually illustrating communication in the installation example 3.
FIG. 18 is a diagram conceptually illustrating communication in the installation example 4.
FIG. 19 is a diagram conceptually illustrating communication in the installation example 5.
FIG. 20 is a diagram illustrating an electrical configuration example of the transmission amplifier according to the fourth modification of the first embodiment.
FIG. 21 is a diagram illustrating an electrical configuration example of the transmission amplifier according to the fourth modification of the first embodiment.
FIG. 22 is a diagram for explaining the problem of earth ground in PAN.
FIG. 23 is a diagram conceptually illustrating the communication principle of an electric field communication device that uses electrostatic coupling via the atmosphere as a return transmission path.
FIG. 24 is a diagram conceptually illustrating the communication principle of an electric field communication device that uses electrostatic coupling via the atmosphere as a feedback transmission path.
FIG. 25 is a diagram conceptually illustrating the communication principle of an electric field communication device that uses electrostatic coupling via the atmosphere as a return transmission path.
FIG. 26 is a diagram conceptually showing the communication principle of the electric field communication device using the feedback transmission path as a dielectric.
FIG. 27 is a diagram illustrating an overall configuration of a communication system according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a diagram illustrating a hardware configuration of a transmitter HTRX related to the system.
FIG. 29 is a diagram illustrating a cross section of a communication unit CP related to the system.
FIG. 30 is a diagram illustrating a hardware configuration of the receiver FTRX related to the system.
FIG. 31 is a perspective view illustrating the appearance of a communication unit TCP according to the third embodiment of the invention.
FIG. 32 is a diagram illustrating a cross section of a communication unit TCP according to the third embodiment of the invention.
FIG. 33 is a perspective view showing an appearance when communication units TCP according to the third embodiment of the present invention are installed in tile carpets.
FIG. 34 is a diagram illustrating a cross section when the communication unit TCP according to the third embodiment of the present invention is laid out in a tile carpet shape.
FIG. 35 is a perspective view illustrating the appearance of a communication unit TMA according to the fourth embodiment of the invention.
FIG. 36 is a diagram illustrating a cross section of a communication unit TMA according to the fourth embodiment of the invention.
FIG. 37 is a diagram illustrating a configuration of a communication system according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 38 is a diagram illustrating a configuration of a communication system according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 39 is a diagram illustrating a modified example of the arrangement of the reception-side return electrodes.
FIG. 40 is a diagram illustrating a configuration of a communication system according to the third modification of the present invention.
FIG. 41 is a diagram illustrating the configuration of a communication system according to the fifth modification of the present invention.
FIG. 42 is a diagram illustrating a modification example of the arrangement of the transmission-side feedback electrode and the reception-side feedback electrode according to Modification Example 8.
FIG. 43 is a diagram illustrating a modified example of the arrangement of the transmission feedback electrode and the reception feedback electrode according to the modification 8.
FIG. 44 is a diagram illustrating an example in the case where the transmission-side feedback electrode and the reception-side feedback electrode are arranged in the communication unit CP according to Modification 8.
FIG. 45 is a diagram illustrating an example in the case where the transmission-side feedback electrode and the reception-side feedback electrode are arranged in the communication unit CP according to Modification Example 8.
FIG. 46 is a diagram illustrating a tile carpet CPEn and an electronic device APP according to the seventh embodiment of the invention.
FIG. 47 is a diagram illustrating a circuit configuration of the tile carpet CPEn and the electronic device APP according to the embodiment.
FIG. 48 is a diagram illustrating an example of the switching operation of the division switches FPSW and APSW when the charge mode and the communication mode are performed in a time division manner according to the same embodiment.
FIG. 49 is a diagram illustrating a case where the frequency P of the AC voltage used for charging is different from the carrier frequency D of the carrier wave used for communication according to the embodiment.
FIG. 50 is a first diagram illustrating a screen display example of the electronic apparatus APP according to a modification example of the embodiment.
FIG. 51 is a diagram (part 2) illustrating a screen display example of the electronic apparatus APP according to a modification of the embodiment.
FIG. 52 is a block diagram of an electric field communication device TXa having a polarity inverting circuit in the eighth embodiment.
FIG. 53 shows an example of a signal whose polarity is not inverted and a signal whose polarity is inverted.
FIG. 54 is a flowchart performed in the electric field communication device TXa.
FIG. 55 is a block diagram of an electric field communication device RXb having another polarity inverting circuit according to the eighth embodiment.
FIG. 56 is a flowchart of processing performed by the electric field communication device RXb.
FIG. 57 is a block diagram of an electric field communication device RXc having still another polarity inverting device of the eighth embodiment.
FIG. 58 is a perspective view illustrating the appearance of a communication unit TCPa according to the ninth embodiment.
FIG. 59 is a diagram illustrating a state in which the communication unit TCPa according to the ninth embodiment is coupled to an external electric field communication device.
FIG. 60 is a diagram illustrating a state in which adjacent communication units are coupled in the tenth embodiment.
FIG. 61 is a diagram illustrating a state where communication units that are separated by one are coupled in the tenth embodiment.
FIG. 62 is a diagram illustrating a state in which a plurality of communication units on the floor surface are coupled in the tenth embodiment.

［１．第１実施形態の構成］
以下、本発明の第１実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る電界通信装置ＴＲＸの一設置例を示した図である。図１に示すように、電界通信装置ＴＲＸは、人体ＨＢに装着される。そして、電界通信装置ＴＲＸは、人体ＨＢが良い導電性を示す数十ｋＨｚ〜数ＭＨｚの周波数で変化する電界を放射するとともに、人体ＨＢを介して到達した電界を検知することができる。したがって、複数の電界通信装置ＴＲＸ間で、人体ＨＢを介して通信を行うことが可能である。
電界通信装置ＴＲＸは、ある周波数に対して導電性を有する誘電体であれば、どのようなものをも伝送路として利用することができる。したがって、電界通信装置ＴＲＸは、人体ＨＢ以外にも、例えば、部屋の壁、床、および天井など、種々の位置に配設することが可能である。また、電界通信装置ＴＲＸは、大気を介した静電結合を帰還伝送路とすることも可能であるし、誘電体を介して帰還伝送路を確保することも可能である。
図２は、電界通信装置ＴＲＸの外観構成を示す斜視図である。
筐体ＣＳは、絶縁体ＩＳによって覆われた箱型形状をしている。そして、筐体ＣＳの下面側に、絶縁体ＩＳを介して、送信側主電極ＥＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢが設けられている。一方、筐体ＣＳの上面側には、絶縁体ＩＳを介して、送信側帰還電極ＥＳＧおよび受信側帰還電極ＥＲＧが設けられている。上記構成において、送信側主電極ＥＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢと、送信側帰還電極ＥＳＧおよび受信側帰還電極ＥＲＧとは、絶縁体ＩＳによって絶縁されている。ここで、送信側主電極ＥＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢは、筐体ＣＳや筐体ＣＳ内部の回路から、なるべく離して設置することが望ましい。絶縁体ＩＳは、送信側主電極ＥＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢと、他の装置との距離を確保する機能も果たしている。この具体的理由については、後述する。
送信側主電極ＥＳＢと送信側帰還電極ＥＳＧとの間に電位差が生じると、この電位差に応じた電界が放射される。この電界は、人体ＨＢを介すると、より遠方まで到達する。送信側帰還電極ＥＳＧは、大気を介した静電結合によって帰還伝送路を確立する際に用いられ、人体ＨＢに装着されると、周囲の空間に向くようになっている。
送信側主電極ＥＳＢが放射する電界は、送信側主電極ＥＳＢが人体ＨＢに当接している場合に、最も遠くまで到達する。しかし、送信側主電極ＥＳＢが放射する電界は、衣服等若干の空間を介した場合であっても人体ＨＢに到達し、人体ＨＢを介して遠くまで到達する。この場合、電界の到達距離はやや短くなるが、感電や皮膚アレルギーに対する利用者の不安を低減させることができる。また、同様の理由により、送信側主電極ＥＳＢおよび送信側帰還電極ＥＳＧの表面を、薄い絶縁体で覆っても構わない。
図３は、電界通信装置ＴＲＸの電気的構成を示すブロック図である。
図３に示すように、電界通信装置ＴＲＸは、外部インターフェイスＮＩＣと、制御部ＣＲと、送信部ＴＭと、受信部ＲＶと、を備えている。
外部インターフェイスＮＩＣは、外部機器との間でイーサネット（登録商標）形式のデータ授受を行うインターフェイスである。この外部インターフェイスＮＩＣには、イーサネットの一形式である１０ＢＡＳＥ−２方式に従って動作可能なあらゆる機器を接続可能である。例えば、外部インターフェイスＮＩＣを介して、電界通信装置ＴＲＸと通信端末（図示せず）とを接続することが可能である。この場合、通信端末は、電界通信装置ＴＲＸをイーサネットデバイスとして認識する。なお、ここでは１０ＢＡＳＥ−２方式としたが、１０ＢＡＳＥ−Ｔおよび１０ＢＡＳＥ−５方式を用いてもよい。
制御部ＣＲは、送信側制御部ＭＰＵＴと、受信側制御部ＭＰＵＲとを備えている。
送信側制御部ＭＰＵＴは、他の電界通信装置ＴＲＸへのデータ送信を制御する。より具体的には、送信側制御部ＭＰＵＴは、他の電界通信装置ＴＲＸに送信すべきデータを、その内容に応じた送信信号に変換する。そして、送信側制御部ＭＰＵＴは、送信信号を送信部ＴＭに供給する。
一方、受信側制御部ＭＰＵＲは、受信部ＲＶから信号を受信すると、これに基づきデータを復元する。そして、受信側制御部ＭＰＵＲは、復元したデータを処理する。例えば、受信した送信信号から画像データが復元された場合、受信側制御部ＭＰＵＲは、そのデータを表示装置（図示略）に表示する。また例えば、受信した送信信号から音声データが復元された場合、受信側制御部ＭＰＵＲは、そのデータに基づく音声をスピーカ（図示略）から出力する。
送信部ＴＭは、変調装置ＥＣと、送信アンプＡＰとを備えている。
変調装置ＥＣは、送信側制御部ＭＰＵＴから入力された送信信号を用いて、搬送波を変調する。変調装置ＥＣが搬送波を変調する際の変調方式は、主となる信号帯域が人体が良導性を示す数十ｋＨｚ以上であれば、どのような帯域も自由に選択することができる。本実施例では、例として、イーサネットで広く用いられている１０ＢＡＳＥ−２方式を用いている。また、搬送波の周波数は、周囲からのノイズが入りにくい周波数を選択すれば、通信品質を安定したものとすることが可能である。そして、変調装置ＥＣは変調された信号を送信アンプＡＰに出力する。
送信側帰還電極ＥＳＧは、送信アンプの端子Ｑに接続されている。これによって、送信側主電極ＥＳＢと送信側帰還電極ＥＳＧとの間に電位差が発生し、周囲の空間に放射される。送信側帰還電極ＥＳＧが接続されるのは、送信アンプの端子Ｑ以外にも、例えば、プラス電源およびマイナス電源などの低インピーダンスの信号源や、筐体ＣＳ等に接続することが可能である。これらの低インピーダンスの信号源に送信側帰還電極ＥＳＧを接続することで、放射される電界を安定させることが可能である。
なお、送信される電界が十分安定していれば、送信側帰還電極ＥＳＧは、いずれにも接続しなくても構わない。また、ショートによる電界の減衰を防ぐために、筐体ＣＳや送信側帰還電極ＥＳＧは、人体ＨＢや送信側主電極ＥＳＢとは絶縁されている必要がある。また、これとは逆に、送信アンプＡＰの端子Ｐを、送信側帰還電極ＥＳＧに、端子Ｑを送信側主電極ＥＳＢ側に接続しても構わない。この場合、放射される電界の極性は上述の場合とは逆になるが、電界の極性に無関係なＦＭ等の変調方式を用いたり、送受信回路の何れか一方に極性反転回路を装備する等の対処により、正常な通信を行うことが可能である。
送信アンプＡＰは、変調装置ＥＣから信号が入力されると、これを増幅し、信号の増幅に応じた電位差を、端子ＰおよびＱ間に発生させる。
図４は、送信アンプＡＰの電気的構成を示す図である。同図に示す送信アンプＡＰは、連続した振幅値を持つ変調方式に適する。この送信アンプＡＰの駆動電圧を高電圧にすると、送信信号の振幅を増幅することが可能となる。同図に示すように、送信アンプＡＰの端子Ｐは、送信側主電極ＥＳＢと接続されている。したがって、送信アンプＡＰに変調された信号が入力されると、人体ＨＢに向けて、端子ＰおよびＱ間に発生した電位差に応じた電界が放射される。なお、電界通信装置ＴＲＸの送信電圧は高いことが好ましいが、送信電極を通じて流れる電流はごく僅かである。したがって、送信アンプＡＰの電源供給能力は高くなくても良い。
なお、端子Ｑを接続する部位は、安定した電位を示すものであれば、何でも構わない。例えば、上記の構成以外にも、低インピーダンスで安定した電位を示す部位があれば、この部位に端子Ｑを接続可能である。また、端子Ｑをプラス電源またはマイナス電源に接続し、電源電位に保っても良い。さらに、端子Ｑの電位を安定した電位に保つことが困難である場合には、端子Ｑを何れにも接続せず、大気の電位に保っても構わない。
次に、受信部ＲＶは、電界センサＥＳと、復調装置ＤＣとを備える。
電界センサＥＳは、非常に微弱な電界を識別可能である。電界センサＥＳは、他の電界通信装置が放射した電界が到達した場合に、電界の変化を捉える。そして、電界センサＥＳは、捉えた変化に基づいて、変調された信号を識別し、これを復調装置ＤＣに出力する。復調装置ＤＣは、電界センサＥＳから信号を供給されると、これを復調して、もとの送信信号を得る。
図３に示すように、電界センサＥＳは、電気光学結晶ＥＯと、光測定器ＤＴと、を備えている。
電気光学結晶ＥＯは、例えばＢＳＯ（Ｂｉ_１２ＳｉＯ_２０）、ＢＴＯ（Ｂｉ_１２ＴｉＯ_２０）、ＣｄＴｉ、ＣｄＴｅ、ＤＡＳＴ（ジメチルアミノスルチバゾリウム−トシレート）等の結晶であり、所謂ポッケルス効果に従い、電界の変化に比例して屈折率が変化する結晶である。光測定器は、レーザーダイオード等により構成され、電気光学結晶ＥＯにレーザー光線を入射する光照射器と、フォトデテクタ等により構成され、光照射器から入射されたレーザー光線を受光する受光器とを備えている。
図５は、電界センサＥＳの機械的構成を示す図である。
光照射器ＬＤから電気光学結晶ＥＯに入射したレーザー光線は、電気光学結晶ＥＯ内部で反射して、受光器ＰＤに設けられた偏光板を通過し、受光器ＰＤに入射する。このとき、電気光学結晶ＥＯの屈折率が変化すると、この変化に応じて、電気光学結晶ＥＯを透過するレーザー光線の偏光状態が変化する。この変化は、偏光板を通過するレーザー光線の強度に変化をもたらす。この変化を測定することで、光測定器ＤＴは、電界の変化を識別することができる。
そして、電界センサＥＳは、具体的には次のようにして信号を得る。
例えば、他の電界通信装置ＴＲＸが放射した電界内において、受信側主電極ＥＲＢおよび受信側帰還電極ＥＲＧに電位差が生じたとする。すると、これに応じて、電気光学結晶ＥＯの屈折率は変化し、レーザー光線の偏光状態が変化する。光測定器ＤＴは、この偏光状態の変化を測定する。屈折率の変化は電界の変化に基づくものであり、この電圧変化は電界を放射した電界通信装置ＴＲＸにおいて変調された信号に基づく。したがって、復調装置ＤＣが、光測定器ＤＴから測定結果を１０ＢＡＳＥ−２方式で復調すれば、もとの送信信号を得ることになる。
なお、電気光学結晶ＥＯ及び光測定器ＤＴから構成された電界センサが電界を捉える方法は、公知のものであり、特開平８−２６２１１７号公報等に開示されているものと同一である。
くわえて、本実施形態の電界通信装置ＴＲＸは、電気光学結晶ＥＯが十分に電界変化を検知可能とし、電界を捉える感度を向上させるための仕組みを備えている。以下、これについて詳述する。
まず、電気光学結晶ＥＯは、必ずしも受信側帰還電極ＥＲＧを備えていない場合であっても、原理的には通信可能である。しかしながら、この場合、電気光学結晶ＥＯが十分に電界を捉えることができず、電界通信装置ＴＲＸの通信可能距離が短縮される。
図６は、受信側帰還電極ＥＲＧを設けていない場合に、電界センサＥＳが電界を捉える様子を概念的に示す図である。このように受信側帰還電極ＥＲＧが設けられていない場合は、同図に示すように、受信側主電極ＥＲＢを介して電気光学結晶ＥＯに到達した電界は、受信側主電極ＥＲＢを通過するとすぐに、電気光学結晶ＥＯの側面を通過して帰還経路に入っている。電界が、電気光学結晶ＥＯを十分に通過しないまま帰還経路に入るということは、電気光学結晶ＥＯが電界から受ける影響が小さいということである。電気光学結晶ＥＯが電界から受ける影響が小さいということは、電気光学結晶ＥＯの屈折率の変化が小さいということである。これは、電界通信装置ＴＲＸの受信感度が上がらないことを意味する。
一方、上述した図３に示す構成のように、受信側帰還電極ＥＲＧを設けると、電界センサＥＳが十分に電界を捉えることができるようになる。その結果、電界通信装置ＴＲＸの通信可能距離は伸長される。
図７は、受信側帰還電極ＥＲＧを設けた場合に、電界センサＥＳが電界を捉える様子を概念的に示す図である。同図では、受信側主電極ＥＲＢが、送信側主電極ＥＳＢと同様に、人体ＨＢの近傍に設置されている。受信側帰還電極ＥＲＧは、送信側帰還電極ＥＳＧと同様に、筐体ＣＳの上表面に周囲空間に向けて設置されている。また、電界センサＥＳは、受信側帰還電極ＥＲＧと受信側主電極ＥＲＢとの間に挟まれるように設置されている。ここで、ショートによる電界の減衰を防ぐために、筐体ＣＳや受信側帰還電極ＥＲＧは、人体ＨＢや受信側主電極ＥＲＢとは絶縁されている必要がある。
図７に示す構成の場合、送信側帰還電極ＥＲＧと受信側帰還電極ＥＲＧとの間に大気を介した静電結合により帰還伝送路が確立している。従って、受信側主電極ＥＲＢを出た電気力線は受信側帰還電極ＥＲＧとによって引き寄せられている。この結果、図６の場合と比較して、電気光学結晶ＥＯを貫く電気力線の数が増える。このとき、光測定器ＤＴは、電界センサＥＳにレーザー光を照射し、電界センサＥＳを通ってきた光の変更状態や強度の変化を検知し、電界センサＥＳを貫いている電界の変化を、電気信号の変化として検出する。
さて、図３の構成からさらに、電界センサＥＳの一部分に電極構造ＥＯＢを設け、受信側主電極ＥＲＢと電気的に接続すると、受信側主電極ＥＲＢに到達した電界を効率良く電界センサＥＳに導くことができるようになる。
図８は、電極構造ＥＯＢを受信側主電極ＥＲＢと電気的に接続した場合の構成を示すブロック図である。そして、図９は、電極構造ＥＯＢを受信側主電極ＥＲＢと電気的に接続した場合に、電界センサＥＳが電界を捉える様子を概念的に示す図である。
図９に示すように、受信側主電極ＥＲＢを介して電気光学結晶ＥＯに到達した電界は、電極構造ＥＯＢの電位によって、受信側帰還電極が配設された方向に引き付けられる。そのため、電気光学結晶ＥＯにより多くの電界を引き付けることができるようになる。
さらに、電極構造ＥＯＢの対向部分に電極構造ＥＯＧを設け、これを受信側帰還電極ＥＲＧと電気的に接続することで、電界センサＥＳに効率的に電界を導くことができるようになる。
図１０は、電極構造ＥＯＧを受信側帰還電極ＥＲＧと電気的に接続した場合の構成を示すブロック図である。同図に示すように、電気光学結晶ＥＯの上面には、上面よりも大きさがやや小さい電極構造ＥＯＧが設けられている。図１１は、電極構造ＥＯＧを受信側帰還電極ＥＲＧと電気的に接続した場合に、電界センサＥＳが電界を捉える様子を概念的に示す図である。
図１１に示すように、受信側主電極ＥＲＢに到達した電気力線は、電極構造ＥＯＢの電位によって、電気光学結晶ＥＯが配設された位置に引き付けられ、更に、電極構造ＥＯＧの電位によって、受信側帰還電極ＥＲＧが配設された方向に引き付けられる。その結果、電気光学結晶ＥＯを通過する電気力線の数を増やすことができ、電界センサＥＳは、より十分に電界の変化を捉えることができるようになる。
くわえて、上記の各態様において、受信側帰還電極ＥＲＧを、電界通信装置ＴＲＸ内部の回路における信号グラウンド、プラス電源やマイナス電源、筐体ＣＳ等の、低インピーダンスの信号源に接続することも可能である。受信側帰還電極ＥＲＧを、低インピーダンスの信号源に接続することで、電界センサＥＳに導かれる電界を、さらに安定させることが可能となる。
図１２〜図１４は、受信側帰還電極ＥＲＧを低インピーダンスの信号源に接続する場合の各態様について説明するブロック図である。図１２は、電界センサＥＳに電極構造を設けていない場合の接続例を示す。図１３は、電界センサＥＳに電極構造ＥＯＢを設けた場合の接続例を示す。図１４は、電界センサＥＳに電極構造ＥＯＢおよび電極構造ＥＯＧを設けた場合の接続例を示す。
なお、上記の例とは逆に、受信側帰還電極ＥＲＧを人体ＨＢ側に、受信側主電極ＥＲＢを周囲の空間に向けて設置しても構わない。この場合、検出される電界の極性が逆になるが、極性に無関係なＦＭ等の変調方式を用いたり、送受信回路の何れかに極性反転回路を装備すればよい。大気は誘電体であり、電界通信装置ＴＲＸは、正常に通信可能である。
また、電界通信装置ＴＲＸは、送信側主電極ＥＳＢ、送信側帰還電極ＥＳＧ、受信側主電極ＥＲＢおよび受信側帰還電極ＥＲＧの形状や配設位置を調節することで、電気光学結晶ＥＯに効率的に電界を通過させることの可能な構成であれば良い。各電極の形状はどのようなものであっても構わず、また、どのように配置されても構わない。
以上の構成により、電界通信装置ＴＲＸは、高感度の電界センサによって十分に電界を捉えることが可能となる。その結果、電界通信装置ＴＲＸの通信可能距離は、従来の装置に比較して、大きく伸長するのである。
［２．第１実施形態の動作］
次に、上記構成による電界通信装置ＴＲＸの具体的な設置例および動作例について説明する。説明を具体的に行うため、機能が各々異なる複数の電界通信装置ＴＲＸ１〜５を例にとり、これらの電界通信装置ＴＲＸ間の通信について説明する。
電界通信装置ＴＲＸ１には、例えば、和音キーボード（Ｃｈｏｒｄｋｅｙｂｏａｒｄ）等の携帯型キーボードが装着されている。この電界通信装置ＴＲＸ１は、入力インターフェイスとして利用され、各種のデータを入力することが可能である。また、電界通信装置ＴＲＸ１にはスピーカが備わっており、音声出力が可能である。
電界通信装置ＴＲＸ２には、例えば、Ｆｌａｓｈメモリ等の不揮発性メモリが装着されている。この不揮発性メモリには、各種の情報を記憶することが可能である。つまり、電界通信装置ＴＲＸ２は、記憶装置として用いることができる。
電界通信装置ＴＲＸ３には、例えば、無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）インターフェイスや携帯電話（ともに図示せず）等の通信インターフェイスが装着されている。電界通信装置ＴＲＸ３は、ＬＡＮを構成する他の通信端末との間での通信や、インターネット（ｔｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔ）等のＷＡＮ（ＷｉｄｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）を介した通信等において、ゲートウェイ装置として用いられる。
電界通信装置ＴＲＸ４には、例えば、フィルム液晶等によって構成される小型表示装置を備えるヘッドマウントディスプレイが装着されている。つまり、電界通信装置ＴＲＸ４は、表示装置として用いられる。
電界通信装置ＴＲＸ５は、屋内設置型の装置として構成される。電界通信装置ＴＲＸ５の受信側主電極ＥＲＢおよび受信側帰還電極ＥＲＧは、部屋の床面、壁面、乃至天井面に設置されている。電界通信装置ＴＲＸ５は、電界通信装置ＴＲＸ３と同様に、ＬＡＮを構成する他の通信端末との間での通信や、ＷＡＮを介した通信において、ゲートウェイ装置として用いられる。
なお、以下の説明においては、電界通信装置ＴＲＸ１の構成要素については、図３において使用される各符号に”１”を付加した符号を各々を特定するために使用する。また、電界通信装置ＴＲＸ２の構成要素については、図３において使用される各符号に”２”を付加した符号を各々を特定するために使用する。電界通信装置ＴＲＸ３〜５についても、同様である。
＜設置例１＞
図１５は、設置例１における通信を概念的に示す図である。同図には、電界通信装置ＴＲＸ１およびＴＲＸ２間の通信が例示されている。
まず、電界通信装置ＴＲＸ２の送信側制御部ＭＰＵＴ２が、電界通信装置ＴＲＸ１に送信すべきデータを、送信信号に変換する。そして、送信側制御部ＭＰＵＴ２は、送信信号を変調装置ＥＣ２に出力する。変調装置ＥＣ２は、送信信号によって搬送波を変調する。そして、変調装置ＥＣ２は、変調された信号を送信アンプＡＰ２に出力する。送信アンプＡＰ２は、変調された信号を増幅し、端子Ｐ２および端子Ｑ２間の電圧変化に変換する。すると、この電圧変化に基づき、送信側主電極ＥＳＢ２から電界が放射される。この電界は、人体ＨＢを介して、電界通信装置ＴＲＸ２の設置されている位置に到達する。
電界通信装置ＴＲＸ２の放射した電界が到達すると、電界通信装置ＴＲＸ１において、電気光学結晶ＥＯ１の屈折率が変化する。この結果、光測定器ＤＴ１の受光部に入射するレーザー光の偏光状態が変化する。そして、光測定器ＤＴ１は、受光量の変化に応じた電気信号を、復調装置ＤＣ１に出力する。復調装置ＤＣ１は、入力された電気信号を復調する。復調装置ＤＣ１は、復調した信号を、受信側制御部ＭＰＵＲ１に出力する。受信側制御部ＭＰＵＲ１は、復調装置ＤＣ１から入力された信号に基づき、電界通信装置ＴＲＸ２が送信したデータを得る。そして、受信側制御部ＭＰＵＲ１は、取得したデータに基づく処理を実行する。
＜設置例２＞
図１６は、設置例２における通信を概念的に示す図である。同図には、利用者Ａの装着する電界通信装置ＴＲＸ２ａと、利用者Ｂの装着する電界通信装置ＴＲＸ２ｂとの間の通信が例示されている。
まず、電界通信装置ＴＲＸ２ａの送信側主電極ＥＲＢ２ａからは、送信すべきデータによって変調された電界が放射されている。この状態において、例えば握手する等、利用者Ａの身体と利用者Ｂの身体とが接すると、利用者Ａに放射されている電界が、利用者Ｂに伝達する。そして、電界通信装置ＴＲＸ２ｂに電界が到達する。すると、電界通信装置ＴＲＸ２ｂは、電界通信装置ＴＲＸ２ａが送信したデータを得、これに基づく処理を実行する。
なお、電界通信装置ＴＲＸ２から変調された信号が放射される過程、および、電界通信装置ＴＲＸｂにおいて信号が復調されデータが取得される過程の動作については、設置例１と同様であるため、その説明を省略する。
＜設置例３＞
図１７は、設置例３における通信を概念的に示す図である。同図には、複数の電界通信装置ＴＲＸ１〜ＴＲＸ４間の通信が例示されている。
本設置例に示す態様は、電界通信装置ＴＲＸ１〜４が電界通信を行うものである。つまり、入出力装置、記憶装置およびゲートウェイ装置が、人体ＨＢをバスとして通信している。さらに、本設置例では、電界通信装置ＴＲＸ５を介して、ＬＡＮに接続された通信端末と通信を行ったり、ＷＡＮを介した通信を行うことも可能である。
なお、各装置間において行われる通信の過程は、設置例１と同様であるため、説明を省略する。
＜設置例４＞
図１８は、設置例４における各装置間の通信を概念的に示す図である。同図には、電界通信装置ＴＲＸ２および自動販売機ＶＭ間の通信が例示されている。このように、電界通信装置ＴＲＸを屋外設置型の装置に装着し、人体に装着される電界通信装置ＴＲＸとの間で通信を行うことも可能である。
図１８に示す自動販売機ＶＭには、電界通信装置ＴＲＸが内蔵されている。そして、自動販売機ＶＭの利用者が飲料を購入する際に押下すべき購入ボタンは、受信側主電極ＥＲＢとして構成されている。一方、受信側帰還電極ＥＲＧは、例えば装置前面の下方等、利用者が直接触れる可能性の低い位置に設けられている。ここで、利用者が受信側主電極ＥＲＢと受信側帰還電極ＥＲＧとを同時に触れることの出来ない構成であれば、受信側帰還電極ＥＲＧは何処に配設しても構わない。電界通信装置ＴＲＸ同士の静電結合を高め、通信品質を安定させるためには、受信側帰還電極ＥＲＧは受信側主電極ＥＲＧの近傍に設置することが好ましい。
利用者が、例えば電子マネーバリュー等によって変調された電界を電界通信装置ＴＲＸ２から放射した状態で、自動販売機ＶＭの購入ボタンを押下する。すると、電界通信装置ＴＲＸ２と自動販売機ＶＭとの間で通信が行われ、自動販売機ＶＭは、利用者の押下した購入ボタンに予め対応付けられている商品を排出する。
なお、電界通信装置ＴＲＸ２および自動販売機ＶＭ間の通信過程は、上記複数の電界通信装置ＴＲＸ間における通信と同様であるため、説明を省略する。
上記の場合において、仮に、微弱無線による近距離無線通信を利用したと想定する。すると、利用者が近傍を通過しただけで通信が行われ、装置内部に記憶される情報が流出する場合がある。しかし、電界通信装置ＴＲＸの場合、利用者が触れない限り、外部機器と通信が行われることはない。このため、装置内部に記憶される情報がむやみに外部に流出することを防止したり、情報を外部に送出することに関する利用者の意思確認を行ったりすることが容易となる。つまり、電界通信装置ＴＲＸは、個人認証や物品販売を行う機器への応用に優れているということができる。
＜設置例５＞
図１９は、設置例５における各装置間の通信を概念的に示す図である。
電界通信装置ＴＲＸ５を利用すると、上記設置例３と同様に、ＬＡＮやＷＡＮを介した通信を行うことが可能である。本設置例では、電界通信装置ＴＲＸ５の受信側主電極ＥＲＢが床面に設けられている。そのため、利用者Ａが受信側主電極ＥＲＢの配設位置に立っただけで、電界通信を行うことも可能である。電子メールの受信確認は勿論、テレビ番組の番組選択やビデオオンデマンドの配信コンテンツ選択等、本設置例の適用範囲は幅広い。
なお、設置例５における各装置間の通信は、上記の各設置例と同様であるため、説明を省略する。
［３．第１実施形態の効果］
以上、説明したように、本実施形態の電界通信装置ＴＲＸは、従来の電界通信装置に比較して通信感度が向上しているため、人体の至る部分に装着された装置間で通信が可能である。したがって、装置の利用用途は大きく広がる。
［４．第１実施形態の変形例］
なお、本発明の電界通信装置は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で種々の変更を加えることが可能である。
（変形例１）上述の実施形態においては、電界通信装置ＴＲＸは、送信側主電極ＥＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢと、送信側帰還電極ＥＳＧおよび受信側帰還電極ＥＲＧとを、別々の構成とする態様を例に採り説明をおこなった。しかし、送信側主電極ＥＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢを同一の構成とする態様を採っても構わない。また、送信側帰還電極ＥＳＧおよび受信側帰還電極ＥＲＧを同一の構成とする態様を採っても構わない。
（変形例２）上述の実施形態においては、電界通信装置ＴＲＸは、送信機能および受信機能を共に実現可能な構成を備えるものとして説明を行った。しかし、電界通信装置ＴＲＸは、用途に応じて、送信機能または受信機能の一方のみを実現する構成を採っても構わない。この場合、電界通信装置ＴＲＸは、その実現する機能に応じて、主電極および帰還電極を、送信または受信のどちらか一方のみ備えれば良い。同様に、電界通信装置ＴＲＸは、送信側制御部ＭＰＵＴまたは受信側制御部ＭＰＵＲの何れか一方を備えれば良い。
（変形例３）上述の実施形態においては、電界通信装置ＴＲＸは、１０ＢＡＳＥ−２方式を単一の変調方式として用いた。この場合、一つの伝送路（一つの人体ＨＢ）で信号を送信可能な電界通信装置ＴＲＸは１台に制限される。しかし、変調に用いる周波数を複数用いる、または、複数の変調方式を採用することにより、信号を同時に送信可能な電界通信装置ＴＲＸの台数を増やす態様を採っても構わない。電界通信装置ＴＲＸが利用可能な変調方式は、１０ＢＡＳＥ−２方式に限られるものではない。電界通信装置ＴＲＸは、例えば、イーサネットで標準的に用いられている１０ＢＡＳＥ−２、１００ＢＡＳＥ、１０００ＢＡＳＥ等のベースバンド方式に加え、ＡＭ（ＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ：振幅変調）方式、ＰＭ（ＰｈａｓｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ：位相変調）方式、ＦＭ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ：周波数変調）方式、ＰＣＭ（ＰｕｌｓｅＣｏｄｅｄＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス符号変調）方式、ＳＳ（ＳｐｅｃｔｒｕｍＳｐｒｅａｄ：スペクトラム拡散）方式、ＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ：符号分割多重接続）方式もしくはＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ：超広帯域無線）方式等、任意の方式を採用することが可能である。また、搬送波の周波数も、誘電体の導電性を良好なものとすることが可能であれば、どのようなものであっても構わない。
（変形例４）上述の実施形態においては、図４に示す送信アンプＡＰを用いて、変調された信号を、端子ＰおよびＱ間の電位差として出力する態様を採って説明を行った。しかし、電界通信装置ＴＲＸにおいて利用可能な送信アンプＡＰは、図４に示すものには限られない。例えば、変調方式として１００ＢＡＳＥ−Ｔのように出力値が多値となる方式を選択した場合、図２０に示す送信アンプを用いると良い。この場合、予め出力値として電圧値を設定しておき、入力信号に従ってスイッチを切り換えれば、多値の電圧値を出力することができる。また、図２１に示す構成の送信アンプを用いることも可能である。同図に示す送信アンプは、入力信号に従ってスイッチを切り換えることが可能であり、１０ＢＡＳＥ−２のような２値出力の変調方式には適している。
（変形例５）上述の実施形態においては、電界センサＥＳは、レーザー光線が電気光学結晶ＥＯを通過したレーザー光線の偏光状態に基づいて、電気信号を出力する態様を採って説明を行った。しかし、電界センサＥＳは、レーザー光線が電気光学結晶ＥＯに入射する前後の光の干渉を測定し、これにより電界の変化を測定して電気信号を出力する態様であっても構わない。要は、電界センサＥＳが、電気光学結晶ＥＯに到達する電界の変化に基づいて電気信号を出力することが可能な構成であれば、電界センサＥＳの横成および作用は、どのようなものであっても構わない。
［５．第２実施形態］
［５−１．第２実施形態の構成］
図２７は、本発明の第２実施形態に係わる通信システムの全体構成を例示する図である。
送信機ＨＴＲＸは、人体ＨＢに装着される通信装置であり、人体ＨＢを伝送路として通信を行う機能を有している。通信ユニットＣＰは、部屋ＲＭの床面に設置される建築部材であり、通信装置である受信機ＦＴＲＸを有している。ゲートウェイＧＷは、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置（図示略）と、受信機ＦＴＲＸとの間で行われる通信を中継するものであり、インターネットＩＮＥＴおよび受信機ＦＴＲＸに接続されている。
受信機ＦＴＲＸは、ゲートウェイＧＷを介して、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置と通信を行う機能を有している。また、受信機ＦＴＲＸは、人体ＨＢを伝送路として、人体ＨＢに装着される送信機ＨＴＲＸと通信を行う機能を有している。部屋ＲＭの天井には受信側帰還電極ＥＲＧが設置されており、この受信側帰還電極ＥＲＧは、受信機ＦＴＲＸのＧＮＤ（グラウンド）に接続されている。
図２７に示した通信システムにおいて、送信機ＨＴＲＸは、人体ＨＢ、通信ユニットＣＰに内蔵されている受信機ＦＴＲＸ、ゲートウェイＧＷおよびインターネットＩＮＥＴを介して、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置との間で通信を行う。
［５−１−１．送信機ＨＴＲＸの構成］
図２８は、送信機ＨＴＲＸのハードウェア構成を例示するブロック図である。
筐体ＣＳ１は、箱形の形状を有しており、以下に説明する送信機ＨＴＲＸを構成する各部を収容している。
マイクロコンピュータＭＣ１は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、入出力ポート（いずれも図示略）などを備えた、一般的なマイクロコンピュータである。ＲＯＭには、受信機ＦＴＲＸやインターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置など他の通信装置と通信を行うための制御プログラムが記憶されている。マイクロコンピュータＭＣ１は、図示を省略した電源が入れられると、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行し、送信機ＨＴＲＸの各部の制御を行う。
絶縁体ＨＩＳは、筐体ＣＳ１が人体ＨＢに接する面、すなわち、送信側主電極ＥＳＢが設置されている面に設置されており、人体ＨＢと筐体ＣＳ１との間を絶縁する。送信側帰還電極ＥＳＧは、送信機ＨＴＲＸが人体に装着された時に大気に接する位置に設置されている電極であり、その表面が絶縁体で覆われている。送信側帰還電極ＥＳＧは、送信機ＨＴＲＸのＧＮＤ（グラウンド）に接続されている。
変調装置ＥＣ１は、マイクロコンピュータＭＣ１に接続されている。また変調装置ＥＣ１は、人体ＨＢに接する送信側主電極ＥＳＢに接続されている。変調装置ＥＣ１は、マイクロコンピュータＭＣ１から出力された信号が入力されると、人体が良い導電性を示す数十ｋＨｚ以上の周波数の搬送波を、入力された信号に対応して変調する。また、変調装置ＥＣ１は、図示を省略した送信アンプを有しており、変調後の信号に基づいて、送信側主電極ＥＳＢおよび送信側帰還電極ＥＳＧ間に電位差を発生させる。これにより、変調後の信号に対応した電界が人体ＨＢに与えられる。なお、変調装置ＥＣ１が使用する搬送波の周波数を、周囲からのノイズが入りにくい周波数とすれば、通信品質をより安定したものとすることができる。なお、本発明の要旨とは関係がないため図示を省略しているが、この送信機ＨＴＲＸは、バッテリー、メモリ、操作キー等をさらに有している。
［５−１−２．通信ユニットＣＰの構成］
図２９は、通信ユニットＣＰの構成を例示する図である。図２９に示すように、通信ユニットＣＰは、受信機ＦＴＲＸ、受信側主電極ＥＲＢ、インシュレータＩＮＳからなる。受信側主電極ＥＲＢは、電界の変化を測定するためのものであり、受信機ＦＴＲＸに接続されている。インシュレータＩＮＳは、絶縁体であり、通信ユニットＣＰが図２７に示すように部屋ＲＭに設置された際に、受信側主電極ＥＲＢと部屋ＲＭの床面との間を絶縁する。
［５−１−３．受信機ＦＴＲＸの構成］
図３０は、通信ユニットＣＰに内蔵されている受信機ＦＴＲＸのハードウェア構成を例示するブロック図である。
筐体ＣＳ２は、箱形の形状を有しており、以下に説明する受信機ＦＴＲＸを構成する各部を収容している。絶縁体ＦＩＳは、筐体ＣＳ２が受信側主電極ＥＲＢに接する面に設置されており、受信側主電極ＥＲＢと筐体ＣＳ２との間を絶縁する。
マイクロコンピュータＭＣ２は、送信機ＨＴＲＸが有するマイクロコンピュータと同様な一般的なマイクロコンピュータである。受信機ＦＴＲＸのマイクロコンピュータＭＣ２のＲＯＭには、送信機ＦＴＲＸやインターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置など、他の通信装置と通信を行うための制御プログラムが記憶されている。マイクロコンピュータＭＣ２は、図示が省略された電源が入れられると、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行し、受信機ＦＴＲＸの各部の制御を行う。
電気光学結晶ＥＯａは、ＣｄＴｅ、ＺｎＴｅ、Ｂｉ_１２ＧｅＯ_２０、Ｂｉ_１２ＳｉＯ_２０、Ｂｉ_４Ｇｅ_３Ｏ_１２、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３等の結晶であり、印加された電界によって屈折率が変化する、所謂ポッケルス効果に従う結晶である。電気光学結晶ＥＯａは、円柱状の形状を有している。ＥＯａ用電極ＥＯＢａは、電気光学結晶ＥＯａの端面に設置された電極であり、電気光学結晶の底面（円形）と同じ大きさを有している。ＥＯａ用電極ＥＯＢａは、受信側主電極ＥＲＢに接続されている。ＥＯａ用電極ＥＯＢａが電気光学結晶に接している面は鏡面となっており、光測定器ＤＴａから出力されたレーザ光を反射する。ＥＯａ用電極ＥＯＧａは、電気光学結晶ＥＯａに設置されている電極であり、図３０に示した電極ＥＲＧに接続されている。受信側帰還電極ＥＲＧは、送信機ＨＴＲＸのＧＮＤ（グラウンド）に接続されている。ＥＯａ用電極ＥＯＢａとＥＯａ用電極ＥＯＧａは、図３０に示したように、電気光学結晶ＥＯａを挟むように設置される。これにより、図１１に示したように、電気光学結晶ＥＯａを通過する電気力線の数をふやすことができ、より遠距離まで通信を行うことが出来るようになる。
光測定器ＤＴａは、電気光学結晶ＥＯａの屈折率の変化を測定するためのものである。光測定器ＤＴａは、電気光学結晶ＥＯａにレーザ光を照射するための光線源となる半導体レーザダイオードＬＤａや、この光線源から照射されたレーザ光を受光するためのフォトダイオードＰＤａを用いた受光部などを有している。この受光部は、光線源からレーザ光が電気光学結晶ＥＯａへと照射され、電気光学結晶ＥＯａを透過した透過光がＥＯａ用電極ＥＯＢａにて反射された場合に、その反射光を受光することができる位置に設けられている。従って、電気光学結晶ＥＯａの屈折率に変化が生じた場合、電気光学結晶ＥＯａを透過するレーザ光の偏光状態が変化する。この変化により、受光部においては、受光量が変化する。この結果、光測定器ＤＴａは、この受光量の変化に基づいて電気光学結晶ＥＯａの屈折率の変化を測定することができる。電気光学結晶ＥＯａの屈折率に変化が発生した場合、光測定器ＤＴａは、電気光学結晶ＥＯａの屈折率の変化を測定し、この測定結果を電気信号に変換し、復調装置ＤＣａへ出力する。
復調装置ＤＣａは、光測定器ＤＴａから出力された電気信号を復調するものであり、マイクロコンピュータＭＣ２に接続されている。インターフェースＩＦは、マイクロコンピュータＭＣ２および図２７に示したゲートウェイＧＷに接続されており、マイクロコンピュータＭＣ２とゲートウェイＧＷとの間で行われる通信を中継する。マイクロコンピュータＭＣ２は、復調装置ＤＣａから出力された信号を受信すると、インターフェースＩＦを制御することにより、受信した信号をゲートウェイＧＷを介して、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へ送信する。
なお、変調装置ＥＣ１において使用される変調方式、および復調装置ＤＣａにおいて使用される復調方式は、人体が良い導電性を示す数十ｋＨｚ以上の周波数が用いられるものであれば任意に選択可能であり、例えば、ＡＭ（ＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式、ＦＭ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、ＰＭ（ＰｈａｓｅＭｏｄｕｌａｔａｉｏｎ）方式、ＰＣＭ（ＰｕｌｓｅＣｏｄｅｄＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式、ＳＳ（ＳｐｅｃｔｒｕｍＳｐｒｅａｄ）方式、ＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式、ＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ）方式等を用いることができる。なお、本発明の要旨とは関係がないため図示を省略しているが、この受信機ＦＴＲＸは、バッテリー、メモリ、操作キー等をさらに有している。
次に、図２７において、送信機ＨＴＲＸと受信機ＦＴＲＸとの間で通信が行われる場合の伝送路について説明する。送信機ＨＴＲＸが電界を発生させると、電気力線は、人体ＨＢに沿って広がり、通信ユニットＣＰの受信側主電極ＥＲＢへ伝わる。受信側主電極ＥＲＢに伝わった電気力線は、受信機ＦＴＲＸ内へ取り込まれ、受信側主電極ＥＲＢに接続されているＥＯａ用電極ＥＯＢａを介して、電気光学結晶ＥＯａへと伝わる。電気光学結晶ＥＯａに伝わった電気力線は、ＥＯａ用電極ＥＯＧａを介して、部屋ＲＭの天井に設置されている受信側帰還電極ＥＲＧへ伝わる。受信側帰還電極ＥＲＧに伝わった電気力線は、大気を介して送信機ＨＴＲＸの送信側帰還電極ＥＳＧへ戻る。受信側帰還電極ＥＲＧは、人体ＨＢが触れることがない位置である天井に設置されているため、人体ＨＢが受信側帰還電極ＥＲＧに触れることにより信号の伝送路が短絡する虞がない。
［５−２．第２実施形態の動作例］
本発明の第２実施形態において、送信機ＨＴＲＸが、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へデータを送信する場合の動作例について説明する。
まず、送信機ＨＴＲＸにおいて、送信機ＨＴＲＸが送信するデータがマイクロコンピュータＭＣ１から変調装置ＥＣ１へ出力される。変調装置ＥＣ１は、マイクロコンピュータＭＣ１から出力された信号が入力されると、この信号を用いて、人体が良い導電性を示す数十ｋＨｚ以上の周波数の搬送波を変調する。送信機ＨＴＲＸは、この変調後の信号を、変調装置ＥＣ１の送信アンプにて増幅した後、増幅後の信号に基づいて送信側主電極ＥＳＢと送信側帰還電極ＥＳＧとの間に電位差を発生させる。これにより人体ＨＢに電界が発生する。
受信機ＦＴＲＸでは、人体ＨＢに与えられた電界により、受信側主電極ＥＲＢと受信側帰還電極ＥＲＧとの間に電位差が生じる。すると、この電位差に応じて、電気光学結晶ＥＯａの屈折率が変化する。電気光学結晶ＥＯａの屈折率の変化は、光測定器ＤＴａにより測定され、電気信号に変換される。屈折率の変化は電界の変化に基づくものであり、この電気信号の変化は電界を放射した送信機ＨＴＲＸにおいて変調された信号に基づく。変換された電気信号は、光測定器ＤＴａから出力され、復調装置ＤＣａに入力される。
復調装置ＤＣａでは、光測定器ＤＴａから出力された信号が復調され、送信機ＨＴＲＸのマイクロコンピュータＭＣ１が出力した信号が復元される。復調装置ＤＣａにて復調された信号は、復調装置ＤＣａから出力され、受信機ＦＴＲＸのマイクロコンピュータＭＣ２に入力される。マイクロコンピュータＭＣ２に入力された信号は、インターフェースＩＦへ出力される。インターフェースＩＦに入力された信号は、インターフェースＩＦから出力された後、ゲートウェイＧＷを介して、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へ送られる。
以上説明したように、本発明の第２実施形態によれば、天井に受信側帰還電極ＥＲＧを設置したことにより、信号の伝送路となる人体ＨＢが、帰還伝送路を確立している受信側帰還電極ＥＲＧに触れる虞がなくなり、通信が途絶するのを防止できる。また、受信側帰還電極ＥＲＧ、送信側帰還電極ＥＳＧが設けられているため、安定した通信を行うことが可能となる。また、部屋ＲＭが、上述したように電極が配置されて製造されると、送信機ＨＴＲＸと受信機ＦＴＲＸは、部屋ＲＭ内にて通信を行うことが可能となる。
［６．第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態について説明する。図３１は、通信ユニットＴＣＰの外観を例示する斜視図である。本発明の第３実施形態に係わる通信システムは、本発明の第２実施形態に係わる通信システムにおいて部屋ＲＭの床面に設置されている通信ユニットＣＰを、図３１に例示した方形なタイルの形状を有する通信ユニットＴＣＰに替えている点が、本発明の第２実施形態と異なる点である。第３実施形態に係わる通信システムにおいて、通信ユニットＴＣＰ以外の他の構成要素は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
［６−１．第３実施形態の構成］
通信ユニットＴＣＰの構成について、図３１および図３２を用いて説明する。図３２は、通信ユニットＴＣＰの断面を例示する図である。図３２に示したように、通信ユニットＴＣＰは、インシュレータＩＮＳと、インシュレータＩＮＳに内蔵されている受信機ＦＴＲＸと、受信側主電極ＥＲＢと、カーペットＣＡと、受信側帰還電極ＥＲＧとを有している。
受信側帰還電極ＥＲＧには、受信機ＦＴＲＸのＧＮＤ（グラウンド）と、ＥＯａ用電極ＥＯＧａとが接続されており、図３１および図３２から明らかなように、インシュレータＩＮＳの周囲を取り囲むように設置されている。インシュレータＩＮＳの上面には、受信側主電極ＥＲＢが設置されており、受信側主電極ＥＲＢの上面は、カーペットＣＡで覆われている。受信側主電極ＥＲＢは、受信機ＦＴＲＸのＥＯａ用電極ＥＯＢａに接続されている。また、受信機ＦＴＲＸは、第２実施形態の通信ユニットＣＰと同様に、インターネットＩＮＥＴに接続されているゲートウェイＧＷに接続されている。
通信ユニットＴＣＰは、図３３に示すように部屋ＲＭの床面に、タイルカーペットのように敷き詰められて設置される。図３４は、図３３に示すように敷き詰められた通信ユニットＴＣＰの断面を示す図である。図３４に示すように、通信ユニットＴＣＰがタイルカーペットのように敷き詰められて設置される場合には、隣り合う通信ユニットＴＣＰとの間に生じる空間、即ち、受信側帰還電極ＥＲＧの上部に生じる空間に、インシュレータＧＩＳが設置される。
送信機ＨＴＲＸが電界を発生させると、電気力線は、人体ＨＢに沿って広がり、通信ユニットＴＣＰの受信側主電極ＥＲＢへ伝わる。受信側主電極ＥＲＢに伝わった電気力線は、受信機ＦＴＲＸ内へ取り込まれ、受信側主電極ＥＲＢに接続されているＥＯａ用電極ＥＯＢａを介して、電気光学結晶ＥＯａへと伝わる。電気光学結晶ＥＯａに伝わった電気力線は、ＥＯａ用電極ＥＯＧａを介して、通信ユニットＴＣＰに設置されている受信側帰還電極ＥＲＧへ伝わる。受信側帰還電極ＥＲＧに伝わった電気力線は、大気を介して送信機ＨＴＲＸの送信側帰還電極ＥＳＧへ戻る。受信側帰還電極ＥＲＧは、人体ＨＢが触れることがない位置であるインシュレータＧＩＳの下部に設置されているため、人体ＨＢが受信側帰還電極ＥＲＧに触れることにより信号の伝送路が短絡する虞がない。
なお、通信ユニットＴＣＰをタイルカーペットのように敷き詰めた場合に、隣り合う通信ユニットＴＣＰとの間に生じる溝の幅を、人体ＨＢが受信側帰還電極ＥＲＧに接触しない程度に狭くなるようにすれば、人体ＨＢが受信側帰還電極ＥＲＧに触れることがなくなるので、インシュレータＧＩＳを設けなくてもよいが、溝に導電性があるゴミなどの異物が入ると通信に支障をきたす虞があるので、インシュレータＧＩＳを設けることが望ましい。
［６−２．第３実施形態の動作例］
次に本発明の第３実施形態において、送信機ＨＴＲＸが、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へデータを送信する場合の動作例について説明する。なお、送信機ＨＴＲＸが電界を発生させるまでの動作は、第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
送信機ＨＴＲＸが人体ＨＢに電界を与えると、受信機ＦＴＲＸの受信側主電極ＥＲＢと受信側帰還電極ＥＲＧとの間に電位差が生じる。受信機ＦＴＲＸは、光測定器ＤＴａを用いて、送信機ＨＴＲＸがデータを送信するために用いた変調信号を、この電位差から得る。受信機ＦＴＲＸが、得られた変調信号を復調装置ＤＣａを用いて復調すると、送信機ＨＴＲＸが送信したデータが得られる。得られたデータは、受信機ＦＴＲＸのマイクロコンピュータＭＣ２に入力される。マイクロコンピュータＭＣ２に入力された信号は、インターフェースＩＦへ出力される。インターフェースＩＦに入力された信号は、インターフェースＩＦから出力された後、ゲートウェイＧＷを介して、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へ送られる。
以上説明したように、本発明の第３実施形態によれば、受信側帰還電極ＥＲＧがインシュレータＧＩＳの下部に設置されるようになるため、人体ＨＢが、帰還伝送路を確立している受信側帰還電極ＥＲＧに触れることがなくなり、通信が途絶するのを防止できる。また、本発明の第３実施形態によれば、第２実施形態のように、受信側帰還電極ＥＲＧを天井に設置する必要がなくなるので、第２実施形態に比べて部屋の施工が容易になり、部屋の景観を損なうことがなくなる。また、通信ユニットＴＣＰをタイルカーペットのように敷き詰めた場合に、インシュレータＧＩＳを用いることにより、段差を解消しつつ溝に埃がたまるのを防ぐことができる。
［７．第４実施形態］
次に本発明の第４実施形態について説明する。図３５は、通信ユニットＴＭＡの外観を例示した斜視図である。本発明の第４実施形態に係わる通信システムは、本発明の第３実施形態に係わる通信システムにおいて部屋ＲＭの床面に設置されている通信ユニットＴＣＰを、図３５に例示した形状を有する通信ユニットＴＭＡに替えている点が、本発明の第３実施形態と異なる点である。この通信ユニットＴＭＡは、日本で部屋に引くマットの一種である畳の形状をしている。このように通信ユニットを畳の形状にすることにより、部屋の美観を損なうことがなくなる。もちろん、通信ユニットを他の形状やデザインにすることもできる。第４実施形態に係わる通信システムにおいて、通信ユニットＴＭＡ以外の他の構成要素は、第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
［７−１．第４実施形態の構成］
通信ユニットＴＭＡの構成について、図３５および図３６を用いて説明する。図３６は、通信ユニットＴＭＡの断面を例示する図である。図３６に示したように、通信ユニットＴＭＡは、インシュレータＩＮＳと、インシュレータＩＮＳに内蔵されている受信機ＦＴＲＸと、受信側主電極ＥＲＢと、畳表Ｔと、受信側帰還電極ＥＲＧと、通信ユニットＴＭＡの長手方向の側面に設置されている、縁ＨＲとを有している。また、通信ユニットＴＭＡは、縁ＨＲと、受信側帰還電極ＥＲＧと、インシュレータＩＮＳとで囲まれた空間に、インシュレータＧＩＳを有している。
受信側帰還電極ＥＲＧは、受信機ＦＴＲＸのＧＮＤ（グラウンド）と、ＥＯａ用電極ＥＯＧａとに接続されており、図３５および図３６から明らかなように、インシュレータＩＮＳの長手方向の側面に沿って設置されている。インシュレータＩＮＳの上面には、受信側主電極ＥＲＢが設置されており、受信側主電極ＥＲＢの上面は、畳表Ｔで覆われている。受信側主電極ＥＲＢは、受信機ＦＴＲＸのＥＯａ用電極ＥＯＢａが接続されている。また、受信機ＦＴＲＸは、第２実施形態の通信ユニットＣＰと同様に、インターネットＩＮＥＴに接続されているゲートウェイＧＷに接続されている。通信ユニットＴＭＡは、通常の畳と同様に、部屋ＲＭの床面に畳のように敷き詰められて設置される。
送信機ＨＴＲＸが電界を発生させると、電気力線は、人体ＨＢに沿って広がり、通信ユニットＴＭＡの受信側主電極ＥＲＢへ伝わる。受信側主電極ＥＲＢに伝わった電気力線は、受信機ＦＴＲＸ内へ取り込まれ、受信側主電極ＥＲＢに接続されているＥＯａ用電極ＥＯＢａを介して、電気光学結晶ＥＯａへと伝わる。電気光学結晶ＥＯａに伝わった電気力線は、ＥＯａ用電極ＥＯＧａを介して、通信ユニットＴＭＡに設置されている受信側帰還電極ＥＲＧへ伝わる。受信側帰還電極ＥＲＧに伝わった電気力線は、大気を介して送信機ＨＴＲＸの送信側帰還電極ＥＳＧへ戻る。受信側帰還電極ＥＲＧは、人体ＨＢが触れることがない位置である縁ＨＲおよびインシュレータＧＩＳの下部に設置されているため、人体ＨＢが受信側帰還電極ＥＲＧに触れることにより信号の伝送路が短絡する虞がない。
［７−２．第４実施形態の動作例］
次に本発明の第４実施形態において、送信機ＨＴＲＸが、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へデータを送信する場合の動作例について説明する。なお、送信機ＨＴＲＸが電界を発生させるまでの動作は、第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
送信機ＨＴＲＸが人体ＨＢに電界を与えると、受信機ＦＴＲＸの受信側主電極ＥＲＢと受信側帰還電極ＥＲＧとの間に電位差が生じる。受信機ＦＴＲＸは、光測定器ＤＴａを用いて、送信機ＨＴＲＸがデータを送信するために用いた変調信号を、この電位差から得る。受信機ＦＴＲＸが、得られた変調信号を復調装置ＤＣａを用いて復調すると、送信機ＨＴＲＸが送信したデータが得られる。得られたデータは、受信機ＦＴＲＸのマイクロコンピュータＭＣ２に入力される。マイクロコンピュータＭＣ２に入力された信号は、インターフェースＩＦへ出力される。インターフェースＩＦに入力された信号は、インターフェースＩＦから出力された後、ゲートウェイＧＷを介して、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へ送られる。
以上説明したように、本発明の第４実施形態によれば、受信側帰還電極ＥＲＧが縁ＨＲおよびインシュレータＧＩＳの下部に設置されるようになるため、人体ＨＢが、帰還伝送路を確立している受信側帰還電極ＥＲＧに触れることがなくなり、通信が途絶するのを防止できる。また、本発明の第４実施形態によれば、第２実施形態のように、受信側帰還電極ＥＲＧを天井に設置する必要がなくなるので、第２実施形態に比べて部屋の施工が容易になる。また、第２実施形態のように、受信側帰還電極ＥＲＧを人の目につく位置に設置しないので部屋の景観を損なうことがなくなる。また、インシュレータＩＮＳを畳の形状に似せた場合、通常、畳の長手方向に設けられている縁の部分に受信側帰還電極ＥＲＧを配置することで、畳としての外観を保ちつつ、良好な通信を行うことが可能となる。
［８．第５実施形態］
次に本発明の第５実施形態について説明する。図３７は、本発明の第５実施形態に係わる通信システムの構成を例示する図である。本発明の第５実施形態に係わる通信システムは、本発明の第２実施形態に係わる通信システムの受信側帰還電極ＥＲＧを、部屋ＲＭを構成する鉄骨ＳＫに替えている点が、本発明の第２実施形態と異なる点である。帰還電極となる鉄骨ＳＫは、受信機ＦＴＲＸのＧＮＤ（グラウンド）とＥＯａ用電極ＥＯＧａに接続されている。第５実施形態に係わる通信システムにおいて、鉄骨ＳＫ以外の他の構成要素は、第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
送信機ＨＴＲＸが電界を発生させると、電気力線は、人体ＨＢに沿って広がり、通信ユニットＣＰの受信側主電極ＥＲＢへ伝わる。受信側主電極ＥＲＢに伝わった電気力線は、受信機ＦＴＲＸ内へ取り込まれ、受信側主電極ＥＲＢに接続されているＥＯａ用電極ＥＯＢａを介して、電気光学結晶ＥＯａへと伝わる。電気光学結晶ＥＯａに伝わった電気力線は、ＥＯａ用電極ＥＯＧａを介して、受信機ＦＴＲＸに接続されている鉄骨ＳＫへ伝わる。鉄骨ＳＫに伝わった電気力線は、大気を介して送信機ＨＴＲＸの送信側帰還電極ＥＳＧへ戻る。鉄骨ＳＫは、人体ＨＢが触れることがない位置で壁面内部に設置されているため、人体ＨＢが帰還電極である鉄骨ＳＫに触れることにより信号の伝送路が短絡する虞がない。
次に本発明の第５実施形態において、送信機ＨＴＲＸが、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へデータを送信する場合の動作例について説明する。なお、送信機ＨＴＲＸが電界を発生させるまでの動作は、第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
送信機ＨＴＲＸが人体ＨＢに電界を与えると、受信機ＦＴＲＸの受信側主電極ＥＲＢと鉄骨ＳＫとの間に電位差が生じる。
受信機ＦＴＲＸは、光測定器ＤＴａを用いて、送信機ＨＴＲＸがデータを送信するために用いた変調信号を、この電位差から得る。受信機ＦＴＲＸが、得られた変調信号を復調装置ＤＣａを用いて復調すると、送信機ＨＴＲＸが送信したデータが得られる。得られたデータは、受信機ＦＴＲＸのマイクロコンピュータＭＣ２に入力される。マイクロコンピュータＭＣ２に入力された信号は、インターフェースＩＦへ出力される。インターフェースＩＦに入力された信号は、インターフェースＩＦから出力された後、ゲートウェイＧＷを介して、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へ送られる。
以上説明したように、本発明の第５実施形態によれば、建築物の壁面内部の鉄骨ＳＫを帰還電極とするので、人体ＨＢが、帰還伝送路を確立している鉄骨ＳＫに触れることがなく、通信が途絶するのを防止できる。また、第２実施形態のように受信側帰還電極ＥＲＧを部屋に設置したりする必要がなくなるので、第２実施形態に比べて部屋の施工が容易になり、部屋の景観を損なうことがなくなる。
［９．第６実施形態］
次に本発明の第６実施形態について説明する。図３８は、本発明の第６実施形態に係わる通信システムの構成を例示する図である。図３８に示したように、本発明の第６実施形態は、第２実施形態にて説明した通信システムを、複数階を有する建築物に設置している。なお、図３８においては、ゲートウェイＧＷとインターネットＩＮＥＴの図示を省略している。
［９−１．第６実施形態の構成］
ビルＢＬは、３つの階からなる建物であり、各階の部屋ＲＭｎに通信ユニットＣＰｎと受信側帰還電極ＥＲＧｎとが設置されている（ｎは、階を示す整数）。各階に設けられている通信ユニットＣＰｎに内蔵されている受信機ＦＴＲＸｎは（ｎは、階を示す整数）、ゲートウェイＧＷに接続されている。ゲートウェイＧＷは、第２実施形態と同様に、図示を省略した通信装置が接続されているインターネットＩＮＥＴに接続されている。
また、各階の通信ユニットＣＰｎに内蔵されている受信機ＦＴＲＸｎのＧＮＤ（グラウンド）は、部屋ＲＭｎの天井に設置されている受信側帰還電極ＥＲＧｎに接続されている。各階に居る人物は、各々送信機ＨＴＲＸｎ（ｎは、階を示す整数）を有している。
送信機ＨＴＲＸｎが電界を発生させると、電気力線は、人体ＨＢｎ（ｎは、階を示す整数）に沿って広がり、通信ユニットＣＰの受信側主電極ＥＲＢｎへ伝わる。受信側主電極ＥＲＢｎに伝わった電気力線は、受信機ＦＴＲＸ内へ取り込まれ、受信側主電極ＥＲＢｎに接続されているＥＯａ用電極ＥＯＢａを介して、電気光学結晶ＥＯａへと伝わる。電気光学結晶ＥＯａに伝わった電気力線は、ＥＯａ用電極ＥＯＧａを介して、通信ユニットＣＰｎに設置されている受信側帰還電極ＥＲＧｎへ伝わる。受信側帰還電極ＥＲＧｎに伝わった電気力線は、大気を介して送信機ＨＴＲＸの送信側帰還電極ＥＳＧへ戻る。受信側帰還電極ＥＲＧｎは、人体ＨＢが触れることがない位置である天井に設置されているため、人体ＨＢｎが受信側帰還電極ＥＲＧｎに触れることにより信号の伝送路が短絡する虞がない。
［９−２．第６実施形態の動作例］
次に本発明の第６実施形態において、送信機ＨＴＲＸｎが、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へデータを送信する場合の動作例について、ビルＢＬの２階を例に説明する。
まず、２階にいる人物が有する送信機ＨＴＲＸ２において、送信機ＨＴＲＸ２が送信するデータがマイクロコンピュータＭＣ１から変調装置ＥＣ１へ出力される。変調装置ＥＣ１は、マイクロコンピュータＭＣ１から出力された信号が入力されると、この信号を用いて、人体が良い導電性を示す数十ｋＨｚ以上の周波数の搬送波を変調する。送信機ＨＴＲＸ２は、この変調後の信号を、変調装置ＥＣ１の送信アンプにて増幅した後、増幅後の信号に基づいて送信側主電極ＥＳＢと送信側帰還電極ＥＳＧとの間に電位差を発生させ、人体ＨＢ２に電界を与える。
受信機ＦＴＲＸ２では、人体ＨＢ２に与えられた電界により、受信側主電極ＥＲＢと受信側帰還電極ＥＲＧ２との間に電位差が生じる。すると、この電位差に応じて、電気光学結晶ＥＯａの屈折率が変化する。電気光学結晶ＥＯａの屈折率の変化は、光測定器ＤＴａにより測定され、電気信号に変換される。屈折率の変化は電界の変化に基づくものであり、この電気信号の変化は電界を放射した送信機ＨＴＲＸ２において変調された信号に基づく。変換された電気信号は、光測定器ＤＴａから出力され、復調装置ＤＣａに入力される。
復調装置ＤＣａでは、光測定器ＤＴａから出力された信号が復調され、送信機ＨＴＲＸ２のマイクロコンピュータＭＣ１が出力した信号が復元される。復調装置ＤＣａにて復調された信号は、復調装置ＤＣａから出力され、受信機ＦＴＲＸ２のマイクロコンピュータＭＣ２に入力される。マイクロコンピュータＭＣ２に入力された信号は、インターフェースＩＦへ出力される。インターフェースＩＦに入力された信号は、インターフェースＩＦから出力された後、ゲートウェイＧＷを介して、インターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置へ送られる。
以上説明したように、本発明の第６実施形態よれば、各階に居る人物が有する送信機ＨＴＲＸｎは、当該送信機ＨＴＲＸｎが存在する階の通信ユニットＣＰｎおよび受信側帰還電極ＥＲＧｎを用いて通信を行うので、各階毎に設けられた通信システムは、独立して動作することが可能となる。
［１０．変形例］
（変形例１）
上述した実施形態では、受信機ＦＴＲＸの受信側帰還電極ＥＲＧを天井に設置するようにしたが、設置場所は天井に限定されるものではない。例えば、図３９に示したように、壁面の「回り付け」部分（受信側帰還電極ＭＧ）、壁面の「長押」部分（受信側帰還電極ＮＧ）、壁面の「巾木」部分（受信側帰還電極ＫＧ）など、人体ＨＢに触れにくい場所であれば他の場所であってもよい。
（変形例２）
上述した実施形態では、受信側主電極ＥＲＢの上面にカーペットや畳を設置したが、受信側主電極ＥＲＢの上面に設置するものは、これに限定されるものではなく、絨毯、人工芝やラバーマットなどでもよい。
（変形例３）
人体に装着されている送信機は、家電製品や動植物などに設置してもよい。また本発明において、人体ＨＢ等の誘電体は必ず用いられるとは限らない。図４０は、電気機器ＡＰＰＴＲＸに送信機ＨＴＲＸの機能を持たせた例を示す図である。電気機器ＡＰＰＴＲＸは、例えば、テレビやラジオ、パーソナルコンピュータ等の電子機器であって、送信機ＨＴＲＸと同様に、マイクロコンピュータおよび変調装置を有している。この変調装置は、送信側主電極ＡＢに接続されている。また、電気機器ＡＰＰＴＲＸのＧＮＤ（グラウンド）は、受信側帰還電極ＡＧに接続されている。送信側主電極ＡＢおよび受信側帰還電極ＡＧの表面は、ともに絶縁体でおおわれている。
この電気機器ＡＰＰＴＲＸの場合、当該電気機器ＡＰＰＴＲＸを通信ユニットＣＰの上に置くことで、電気機器ＡＰＰＴＲＸの送信側主電極ＡＢと、通信ユニットＣＰの受信側主電極ＥＲＢとが対向し、電界を用いた通信を行うことが可能となる。これにより、電気機器ＡＰＰＴＲＸは、ゲートウェイＧＷを介してインターネットＩＮＥＴに接続されている通信装置と通信を行うことが可能となる。
なお、このようにして電気機器ＡＰＰＴＲＸと、通信ユニットＣＰ内の通信装置ＦＴＲＸとが通信を行う場合は、人体ＨＢを伝送路として用いていないので、電界を発生させるために用いる搬送波の周波数を、人体ＨＢが良い導電性を示す数十ｋＨｚ以上の範囲に限定する必要はない。すなわち、上述した範囲よりも低いキャリア周波数を有する搬送波を用いてもよい。
（変形例４）
第６実施形態において、通信ユニットＣＰｎのインシュレータＩＮＳが薄いと、受信側主電極ＥＲＢｎと受信側主電極ＥＲＢｎが設置されている直下の階の天井に設置してある受信側帰還電極ＥＲＧ（ｎ−１）との間で、結合が生じる虞がある。これを防止するために、各階の通信ユニットＣＰｎのインシュレータＩＮＳを厚くすると共に、各階の天井に設置されている受信側帰還電極ＥＲＧｎと天井との間に、絶縁体を挿入するようにしてもよい。このような態様によれば、受信側主電極ＥＲＢｎと、受信側帰還電極ＥＲＧ（ｎ−１）との間で結合が生じる虞を小とすることが可能となる。
（変形例５）
本発明の第６実施形態では、受信側帰還電極ＥＲＧｎを各階毎に設置するようにしているが、図４１に示したように、ビルＢＬを構成する鉄骨ＳＫを受信側帰還電極ＥＲＧの代わりとしてもよい。この態様によれば、帰還電極を部屋毎に設置することが無くなるため、簡便に通信システムの設置を行うことが可能となる。
（変形例６）
また、送信機ＨＴＲＸおよび受信機ＦＴＲＸが、複数のキャリア周波数を使用できるようにすれば、一つの通信ユニットＣＰに対して通信できる送信機ＨＴＲＸの数を増やすことが可能となる。
（変形例７）
また、上述した実施形態において、送信機ＨＴＲＸの送信側主電極ＥＳＢは、人体ＨＢに接するものとしたが、衣服の上や、若干の空間があってもよい。
（変形例８）
上述した送信機と受信機の機能を一体化した送受信機を、人体ＨＢに装着したり、通信ユニットＣＰに内蔵させるようにしてもよい。送受信機は、送信側主電極および受信側主電極を一体化した主電極を有する一方、送信側帰還電極および受信側帰還電極を一体化した帰還電極を有するようにしてもよい。勿論、送受信機は、送信側主電極と受信側主電極、あるいは送信側帰還電極と受信側帰還電極を別々に備えている構成であってもよい。このような態様によれば、人体ＨＢに装着される通信機と通信ユニットＣＰに内蔵されている通信機との間で双方向の通信を行うことが可能となる。また、送信機と受信機の機能を一体化した送受信機を床に設置する通信ユニットＣＰ、通信ユニットＴＣＰ、通信ユニットＴＭＡに内蔵させる態様において、前述の各通信ユニットに内蔵させる送受信機に、ルータの機能を持たせるようにしてもよい。また、通信ユニットに送信機、人体に受信機を配置する構成にしてもよい。この場合、送信機の送信側主電極は、通信ユニットの上面に配置され、送信機の送信側帰還電極は、人体が触れることのない天井などに配置される。
送信機と受信機の機能を一体化させた送受信機を通信ユニットＣＰに内蔵させる場合、図４２に示したように送信側帰還電極ＥＳＧを天井に、受信側帰還電極として、受信側帰還電極ＮＧを部屋の長押部分に設置するようにしてもよい。もちろん、送信側帰還電極ＥＳＧと受信側帰還電極ＥＲＧの位置は、上述した位置以外に、回り付け、巾木に配置するようにしてもよい。また、同じ部屋の同じ部分に、送信側帰還電極ＥＳＧ、受信側帰還電極ＥＲＧを配置するようにしてもよい。
さらに、図４３に示したように、送信側帰還電極ＥＳＧを通信ユニットＣＰの側面に配置し、受信側帰還電極ＥＲＧを天井に配置するようにしてもよい。この場合、受信側帰還電極は、回り付け、長押、巾木に配置するようにしてもよい。また、この場合に、受信側帰還電極として、部屋ＲＭを構成する鉄骨を受信側帰還電極とするようにしてもよい。
また、部屋ＲＭを構成する鉄骨を電極として使用する場合には、この鉄骨を通信ユニットＣＰに内蔵された送受信機の送信側帰還電極としてもよいし、送信側帰還電極と受信側帰還電極とを一体化した電極としてもよい。
送信機と受信機の機能を一体化させた送受信機を通信ユニットＴＣＰに内蔵させる場合、図４４に示したように、インシュレータＩＮＳの側面部に送信側帰還電極ＥＳＧを配置し、送信側帰還電極ＥＳＧを配置した側面部と直交する側面部に受信側帰還電極ＥＲＧを配置するようにしてもよい。また、図４５に示したように、インシュレータＩＮＳの側面部を取り巻くように、送信側帰還電極ＥＳＧと、受信側帰還電極ＥＲＧとを配置するようにしてもよい。
（変形例９）
上述した実施形態においては、より安定した通信を行えるようにするため、通信装置ＨＴＲＸの送信側帰還電極ＥＳＧをＧＮＤに接地するとともに、天井や側壁に設けられた受信側帰還電極ＥＲＧにＧＮＤ（グラウンド）電位を与えるようにした。このように、安定した通信を行えるようにするためには、送信側帰還電極ＥＳＧと受信側帰還電極ＥＲＧに安定した電位を与えればよい。したがって、例えば、送信側帰還電極ＥＳＧや受信側帰還電極ＥＲＧが、筐体ＣＳ１、ＣＳ２や、安定した同じ電位を供給するプラス電源やマイナス電源等の低インピーダンスの信号源に個別に接続されていてもよい。なお、送信側帰還電極ＥＳＧと受信側帰還電極ＥＲＧに安定した同じ電位が与えられていなくても、通信を行うことは可能である。また、送信機ＨＴＲＸが発生する電界が十分安定していれば、送信側帰還電極ＥＳＧは、いずれにも接続しなくてもよい。
（変形例１０）
上述した第４実施形態では、通信ユニットＴＭＡの長手方向の両側面に電極ＦＧを設置しているが、どちらか一方の側面にのみ受信側帰還電極ＥＲＧを設置するようにしてもよい。
（変形例１１）
上述した実施形態では、通信ユニットＣＰ、通信ユニットＴＣＰ、通信ユニットＴＭＡは、いずれも四角形であるが、各々の通信ユニットの形状は、四角形に限定されるものではない。円や楕円、四角形以外の多角形の形状であってもよい。
（変形例１２）
上述した実施形態では、各々の通信ユニットや受信側帰還電極ＥＲＧは、建築物である部屋に設置されているが、各々の通信ユニットや帰還電極が設置されるのは、部屋に限定されるものではない。各々の通信ユニットや帰還電極は、電車、船や飛行機などの構造体に設置してもよい。
（変形例１３）
上述した実施形態では、受信側主電極ＥＲＢが人体ＨＢに接触する面を絶縁体で覆うようにしているが、人体ＨＢに接触する面だけでなく、電極全体を絶縁体で覆うようにしてもよい。また、絶縁体がなくても通信システムの動作は変わらないので、絶縁体で覆わなくても良い。ただし、送信側主電極ＨＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢは、通常、導電性物質で作られることとなり、金属イオンを含んでしまう。金属イオンを含む物質を長時間、人間の皮膚に接触させていると金属アレルギーを生じる場合がある。このようなことを防ぐために、本発明では、送信側主電極ＨＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢの表面を絶縁体で覆っている。また、送信側主電極ＨＳＢおよび受信側主電極ＥＲＢの表面を絶縁物質で覆うことにより、人体ＨＢと送信機ＨＴＲＸや受信機ＦＴＲＸとを絶縁し、万一の感電等を防ぐ効果もある。
（変形例１４）
ＥＯａ用電極ＥＯＢａおよびＥＯａ用電極ＥＯＧａは、電気光学結晶体ＥＯａの底面または上面と同じ大きさ、あるいはそれよりも小さな大きさであることが望ましいが、このような大きさに限定されるものではない。勿論、電気光学結晶ＥＯａの形状も円柱に限定されるものではない。また、ＥＯａ用電極ＥＯＢａおよびＥＯａ用電極ＥＯＧａは、電気光学結晶ＥＯａを挟んで配置されていればよく、必ずしも電気光学結晶ＥＯａに当接されている必要はない。加えて、ＥＯａ用電極ＥＯＢａと受信側主電極ＥＲＢ、ＥＯａ用電極ＥＯＧａと受信側帰還電極ＥＲＧは、必ずしも接続されている必要はない。すなわち、ＥＯａ用電極ＥＯＢａと受信側主電極ＥＲＢ、ＥＯａ用電極ＥＯＧａと受信側帰還電極ＥＲＧがそれぞれ近接して設けられていれば、接続されていなくても、接続している場合と同等の役割を果たすことができる。
（変形例１５）
上述した実施形態では、主電極と帰還電極の両方を備えた送信機および受信機について説明したが、帰還電極を必ず設置しなければならないということはない。例えば、図１１に示す構成において、送信側帰還電極ＥＲＧを、接地された筐体ＣＳ１により代替する一方、受信機ＦＴＲＸの受信側帰還電極ＥＲＧを取り外し、ＥＯａ用電極ＥＯＧａを接地する構成とし、このような構成を有する送信機ＨＴＲＸと受信機ＦＴＲＸとを一体化させた通信装置ＨＴＲＸ，ＦＴＲＸを用いてもよい。
（変形例１６）
上述した実施形態において、通信装置ＨＴＲＸの送信側主電極ＥＳＢと送信側帰還電極ＥＳＧとの配置を入れ替える一方、通信装置ＦＴＲＸの受信側主電極ＥＲＢと受信側帰還電極ＥＲＧとの配置を入れ替える構成、すなわち、天井に主電極、通信ユニットＣＰの表面に帰還電極を設ける構成としてもよい。この場合、測定される電位差の極性が逆になるが、極性に無関係なＦＭ等の変復調方式を用いたり、あるいは通信装置ＨＴＲＸや通信装置ＦＴＲＸに極性反転回路を備えるようにすればよい。
（変形例１７）
上述した実施形態において、筐体ＣＳ１、ＣＳ２は、その表面を絶縁体で覆うようにしてもよい。
［Ｆ．第７実施形態］
次に、上述の実施形態において説明した通信システムを利用して、電子機器に充電を行う方法について説明する。
本実施形態に係るタイルカーペットＣＰＥｎは、タイルカーペットの形状をしていて、床に敷き詰められて設置されるものである。またタイルカーペットＣＰＥｎは、上述の実施形態で説明した送信機および受信機を一体化した通信装置ＦＴＲＸを内蔵するものである。図４６に示すように、その上面に主電極ＦＢが設けられている。この主電極ＦＢの表面は絶縁膜で覆われている。また、このタイルカーペットＣＰＥｎに内蔵された通信装置ＦＴＲＸには、側壁に設けられた帰還電極ＷＧが接続されている。一方、電子機器ＡＰＰは、例えば、テレビやパーソナルコンピュータ等の家電情報機器である。この電子機器ＡＰＰは、底面に主電極ＡＰＰＢが設けられている一方、上面に帰還電極ＡＰＰＧが設けられている。これらの主電極ＡＰＰＢおよび帰還電極ＡＰＰＧについても、その表面が絶縁膜で覆われている。
次に、図４７に示すように、タイルカーペットＣＰＥｎは、通信制御装置ＣＣＵＸｎと、通信装置ＦＴＲＸと、発振器ＰＯＳＣと、分割スイッチＦＰＳＷとを有している。また、電子機器ＡＰＰは、当該電子機器ＡＰＰの各部を制御する制御部ＡＰＰＣＵと、通信装置ＡＰＰＴＲＸと、分割スイッチＡＰＳＷと、整流回路ＢＲＧと、充電式のバッテリーＢＡＴとを有している。
タイルカーペットＣＰＥｎ内の通信制御装置ＣＣＵＸｎは、例えば、電子機器ＡＰＰから送信された充電モードへの移行を指令するコマンドを受信した場合等に、充電モードに移行する。充電モードの場合、まず、通信制御装置ＣＣＵＸｎは、分割スイッチＦＰＳＷに切換信号を送出し、分割スイッチＦＰＳＷを両方ともＰ側に接続する。一方、電子機器ＡＰＰにおいても、制御部ＡＰＰＣＵにより分割スイッチＡＰＳＷが両方ともＰ側に接続される。なお、例えば、分割スイッチＦＰＳＷの切換えを操作するための操作ボタンをタイルカーペットＣＰＥｎの上面に設け、ユーザがこの操作ボタンを操作して分割スイッチＦＰＳＷをＰ側またはＤ側に切換えるようにしてもよい。
次いで、通信制御装置ＣＣＵＸｎは、電子機器ＡＰＰの充電を行うための交流電圧を発振器ＰＯＳＣから発生させる。これにより、主電極ＦＢおよび帰還電極ＷＧを介して、電子機器ＡＰＰの主電極ＡＰＰＢおよび帰還電極ＡＰＰＧ間に交流電圧が誘導される。電子機器ＡＰＰでは、この交流電圧を整流回路ＢＲＧにより整流して直流電圧を得て、バッテリーＢＡＴを充電する。一方、通信モードの場合は、タイルカーペットＣＰＥｎの分割スイッチＦＰＳＷおよび電子機器ＡＰＰの分割スイッチＡＰＳＷが全てＤ側に接続される。これにより、通信装置ＦＴＲＸと通信装置ＡＰＰＴＲＸとの間で電界を用いた通信が行われる。
なお、タイルカーペットＣＰＥｎの分割スイッチＦＰＳＷと、電子機器ＡＰＰの分割スイッチＡＰＳＷとを同期させてＰ側およびＤ側に切換える動作を繰り返すことで、充電モードと通信モードを時分割で行うことが可能となる。このような場合における分割スイッチＦＰＳＷ，ＡＰＳＷの切換え動作例について図４８に示す。同図において、「Ｄ」は、分割スイッチＦＰＳＷ，ＡＰＳＷの全てのスイッチがＤ側に接続され、通信モードである場合を示している。また、「Ｐ」は、分割スイッチＦＰＳＷ，ＡＰＳＷの全てのスイッチがＰ側に接続され、充電モードである場合を示している。なお、同図において、横軸は時間、縦軸は電界の強さを示している。
また、図４９に示すように、充電に用いる交流電圧の周波数帯域Ｐを、通信に使用する搬送波の周波数帯域Ｄと異ならせることにより、充電モードと通信モードとを同時に行えるようにすることもできる。同図において、横軸は周波数、縦軸は電界の強さを示している。但し、この場合は、発振器ＰＯＳＣから供給される充電用の交流電圧（周波数帯域Ｐ）と、通信装置ＦＴＲＸから供給される通信用の交流電圧（周波数帯域Ｄ）とを合成して主電極ＦＢおよび帰還電極ＷＧ間にに印加する回路を設ける必要がある。また、分割スイッチＡＰＳＷの代りに、主電極ＡＰＰＢおよび帰還電極ＡＰＰＧ間に誘導された交流電圧から、充電用の交流電圧の成分と通信用の交流電圧の成分とを分離し、充電用の交流電圧の成分を整流回路ＢＲＧへ、通信用の交流電圧の成分を通信装置ＡＰＰＴＲＸへ出力する回路を設ける必要がある。
また、この場合、電子機器ＡＰＰにおいて、主電極ＡＰＰＢおよび帰還電極ＡＰＰＧ間に誘導された交流電圧に含まれている、充電用の周波数成分や、通信用のキャリア周波数成分の有無を検出する回路を設けるとよい。このようにすると、電子機器ＡＰＰは、当該電子機器ＡＰＰが置かれた場所が、充電が可能なタイルカーペットＣＰＥｎの上であるか否か、あるいは、通信が可能なタイルカーペットＣＰＥｎの上であるか否か等を判別することができる。
なお、電子機器ＡＰＰの充電のみを行うのであれば、例えば、図４７において、帰還電極ＷＧおよび主電極ＦＢの代りに１次コイルを設け、主電極ＡＰＰＢおよび帰還電極ＡＰＰＧの代りに２次コイルを設ける構成としてもよい。このようにしても、相互誘導作用により２次コイルに交流電圧が誘導される。この場合、１次コイルはタイルカーペットＣＰＥｎ内の上面付近、２次コイルは電子機器ＡＰＰ内の底面付近に設けられる。また、充電のために電子機器ＡＰＰをタイルカーペットＣＰＥｎの上に置いたときに、１次コイルと２次コイルの位置がきちんと重なるように、タイルカーペットＣＰＥｎの上面に充電用スペースを囲うラインや、位置合わせのためのマーク等が記されているとよい。
［第７実施形態の変形例］
＜変形例１＞
第７実施形態において、タイルカーペットＣＰＥｎ内の通信制御装置ＣＣＵＸｎおよび通信装置ＦＴＲＸと、電子機器ＡＰＰとは、以下に述べるような制御を行う構成であってもよい。すなわち、通信制御装置ＣＣＵＸｎは、当該通信制御装置ＣＣＵＸｎの存在を報知する報知信号を通信装置ＦＴＲＸから定期的に送信させる。電子機器ＡＰＰでは、主電極ＡＰＰＢおよび帰還電極ＡＰＰＧ間の電位差の測定結果に基づいて通信装置ＦＴＲＸから送信されてくるデータを復調し、予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく上記報知信号を受信している間、当該電子機器ＡＰＰが通信サービスエリア内にいることを示すメッセージやマークを表示画面に表示する。
また、電子機器ＡＰＰに対して充電を行うことが可能なタイルカーペットＣＰＥｎであれば、通信制御装置ＣＣＵＸｎは、当該タイルカーペットＣＰＥｎにおいて充電を行うことが可能であること報知する充電報知情報を上記報知信号に付与して通信装置ＦＴＲＸから定期的に送信させる。電子機器ＡＰＰでは、予め定められた時間間隔以上、途絶えることなく充電報知情報が付与された報知信号を受信している間、当該電子機器ＡＰＰが充電を行うことの可能なタイルカーペットＣＰＥｎの上にいることを示すメッセージやマークを表示画面に表示する。
図５０および図５１は、本変形例に係る電子機器ＡＰＰの画面表示例について示す図である。電子機器ＡＰＰが充電可能なタイルカーペットＣＰＥｎの上にいる場合、当該電子機器ＡＰＰの表示画面ＤＰには、図５０に示すように、充電が可能であることを示す充電マークＭＫ１、電界受信レベルの強さを複数の波の数で示す電界強度マークＭＫ２、通信サービスエリア内であることを示すエリア報知マークＭＫ３が表示される。また、電子機器ＡＰＰが通信サービスエリア外にいる場合、電子機器ＡＰＰの表示画面ＤＰには、図５１に示すように、充電マークＭＫ１および電界強度マークＭＫ２は表示されず、通信サービスエリア外であることを示すエリア報知マークＭＫ３のみが表示される。
勿論、充電マークＭＫ１、電界強度マークＭＫ２およびエリア報知マークＭＫ３を表示画面ＤＰに表示する代りに、その内容を音声メッセージ等でユーザに報知するようにしてもよい。また、人体ＨＢに装着された通信装置ＨＴＲＸに対して本変形例の内容を適用することも可能である。
［１０．第８実施形態］
上述の説明において、通信を行っている装置の片方を逆に装着して、人体側に向ける電極と空間側に向ける電極を逆にした場合、例えば受信側帰還電極ＥＲＧを人体側に、受信側主電極ＥＲＢを空間側に向ける場合でも、極性反転装置を使用すれば正常に通信が可能であるとした。
以下に極性反転装置を有する電界通信装置の説明をする。
図５２に、極性反転回路を有する電界通信装置ＴＸａのブロック図を示す。図において、ＨＢは人体である。また、ＴＸａは送信機、ＲＸａは受信機である。ＴＸｂおよびＲＸａはその筐体の外側に１組の電極をもつ。片方の電極ＴＸＢ、ＲＸＢは、人体近傍側にむけて、もう片方の電極ＴＸＧ、ＲＸＧは人体の外側である周囲の空間に向けて開放されるように設置されている。
ＴＸａは送信ブロックＴＢＫを用いて、電極ＴＸＢ、ＴＸＧの間に変調された電圧を印加して信号を送出する。ＲＸａは検出ブロックＲＢＫを用いて、電極ＲＸＢとＲＸＧの間にかかる電界を検出して信号を復調する。
この時、ＴＸＢとＲＸＢがともに人体側（もしくは空間側）に向けて設置されている場合には、復調は正しく行われる。しかし、ＴＸＢとＲＸＢの片方のみが人体側（もしくは空間側）に向けて設置されている場合には、ＲＸａで検出される信号の極性が、送信されたものから反転してしまう。
図５３に、極性が反転していない場合と、信号の極性が反転した場合に、検出ブロックＲＢＫから出力される信号の図を示す。本実施形態においては、通信に１０ＢＡＳＥ−２を使用しているので、図５３では、１０ＢＡＳＥ−２のフレームに先立って送られるプリアンブル部を例にしている。１０ＢＡＳＥ−２のイーサネットフレームにおいては、フレームに先立って、プリアンブル部分として、「１０」が３１回繰り返され、その後に「１１」が送られる。この「１１」に続いて、イーサネットフレーム本体が続く。図５３の上は、このプリアンブル部の極性が正しい場合、図５３の下は、このプリアンブル部の極性が反転した場合である。なお、１０ＢＡＳＥ−２は本来マンチェスタ符号化方式を使用しているが、簡単のため、図５３の例では「１」で負電圧、「０」で正電圧とする符号表現を使用している。
検出ブロックＲＢＫから出力される信号は、ＲＸａの復調部ＤＣｂに入力される。ＲＸａの復調部ＤＣｂは、信号のプリアンブルの検出部分があり、図５４に示す処理を行う。
まず、復調部ＤＣｂはプリアンブル部の検出を行う。このプリアンブル部の検出は、「１０」または「０１」が、所定回数連続していることを検出することにより行う。「１０」または「０１」が所定回数連続していることを検出すると、プリアンブルであると仮定し、プリアンブル最後の「１１」もしくは「００」が送られてくるのを待つ。
待機後に、「１１」を検出すると、正しい極性のプリアンブルであるので、復調部ＤＣｂは、続くイーサネットフレームの極性を変更せずに復調する。
待機後に、「００」を検出すると、極性の反転されたプリアンブルであるので、復調部ＤＣｂは、続くイーサネットフレームの極性を反転させて復調する。この場合、１つのイーサネットフレーム全体を復調部ＤＣｂ内に取り込んでから、極性反転するが、イーサネットフレームの最後まで１ビットずつ極性反転するようにしてもよい。
「１１」もしくは「００」のビットを待っても検出されない場合、受信した「１０」もしくは「０１」のビット列を破棄し処理を終了する。
この方法によれば、プリアンブル部の３１回の「１０」を全て受信できなかった場合でも、プリアンブルとイーサネットフレームとの区切りと、極性が反転していることを検出することができる。
なお、極性の反転と非反転の状態は、ひとつのフレームの解析が終わる毎にリセットされる。これによって、設置状態の異なる複数の送受信機器間で反転状態への対応が出来る。
また、プリアンブルの検出部は、プリアンブルの先頭を検出して、「１０１０」でなく、「０１０１」で始まっていることを検出したら、極性が反転している可能性が高いとして、復調部ＤＣｂは反転回路ＲＶを用いて、以降のビットの極性を反転するようにしてもよい。このようにすれば、プリアンブル最後のビット列を待たずにすむので処理が早くなると言う利点がある。
図５５は、別の極性反転装置を有する電界通信装置ＲＸｂのブロック図である。図５６に、電界通信装置ＲＸｂの行う処理のフローチャートを示す。電界通信装置ＲＸｂでは、復調器ＤＣｃにはメモリＭＭと反転回路ＲＶが設置されている。まず電界通信装置ＲＸｂは、メモリＭＭをクリアしてイーサネットフレームの受信に備える。そして復調器ＤＣｃは、入力される信号にイーサネットフレームの先頭があるかを定期的に判断する。先頭が検出された場合は、復調器ＤＣｃは、検出ブロックＲＢｋより入力されるフレームをメモリＭＭに蓄えつつ復調を行う。復調が正常に行われた場合には、復調器ＤＣｃは復調結果を出力し、また、メモリＭＭの内容は破棄され、次のフレームの解析に移る。
復調器ＤＣｃにおいて、復調時にエラーとなった場合には、メモリＭＭの内容を反転回路ＲＶを通して極性反転させながら、読み出し、復調器ＤＣｃは再度復調処理を行う。復調が正常に行われた場合には、復調結果が出力されるとともに、メモリＭＭの内容は破棄され、次のフレームに移る。
２度の解析でもエラーとなった場合には、メモリＭＭの内容は破棄され、次のフレームの解析に移る。
なお、フレームの極性の反転と非反転の状態は、ひとつのフレームの解析が終わる毎にリセットされる。これによって、設置状態の異なる複数の送受信機間で反転状態への対応が出来る。
図５７は、更に別の極性反転装置を有する電界通信装置ＲＸｃのブロック図である。この電界通信装置ＲＸｃでは、復調機が並列に２つ（ＤＣｄ、ＤＣｅ）設置されていて、ＤＴ２の入力は、反転回路ＲＶによって極性反転されている。
２つの復調機はそれぞれ入力されたフレームを解析する。フレームの解析に成功した場合には、解析結果を出力する。２つの復調機の出力は統合復調機ＤＴＴによって合成されて出力される。
正常なフレームが入力された場合、ＤＣｄだけが結果を出力する。逆に極性反転されたフレームが入力された場合には、ＤＣｅのみが結果を出力する。このように、ＤＣｄ、ＤＣｅは常に片方だけが結果を出力することになる。エラーフレームの場合、どちらも出力しない。これによって、設置状態の異なる複数の送受信機間で反転状態への対応が出来る。
［１１．第９実施形態］
次に本発明の第９実施形態について説明する。図５８は、通信ユニットＴＣＰａの外観を例示する斜視図である。本発明の第９実施形態に係わる通信ユニットは、本発明の第３実施形態に係わる通信ユニットを、図５８に示すように、受信側主電極ＥＲＢを一枚の板でなく格子状の構造にした点と、受信側帰還電極ＥＲＧを通信ユニットの四面と一体化させた点とが異なる。第９実施形態に係わる通信ユニットの他の構成および通信の方法は、第３実施形態のものと同様であるので、その説明を省略する。なお、格子の最適な格子幅や格子間の間隔は、上面に接する物体（人体か、その他の機器か）によって異なるが、おおよそ１センチ（格子幅）、数センチ（格子間間隔）である。
このようにした場合における、通信ユニットと誘電体に設置されている送信装置との電界の結合の方法は図５９のようになる。格子部分の受信側主電極ＥＲＢは、上述の実施携帯と同様に、人体を信号経路として送信装置の主電極ＥＳＢと結合する。そして受信側帰還電極ＥＲＧは、受信側主電極ＥＲＢの格子間を通じて、送信装置の帰還電極ＥＳＧと結合する。このように格子となっているため、格子状でない場合に比べて帰環電極側の結合がよりしやすくなっている。この結合のしやすさは、特に通信ユニットのサイズが大きくなった場合に有効に働く。
なお、通信ユニットの受信側主電極ＥＲＢは、格子構造だけでなく、網目構造や、穴あき構造など、電極部分の間に空間をもつような構造であれば、同様な効果を得ることが出来る。
［１２．第１０実施形態］
次に、本発明の第１０実施形態について説明する。図６０は、第１０実施形態を例示する図である。第１０実施形態では、本発明の第３実施形態に係わる通信ユニットの受信側帰還電極ＥＲＧと受信側主電極ＥＲＢを変更したものを連結して使用する。
第１０実施形態においては、図６０に示すように、通信ユニットＴＣＰ１の受信側主電極ＥＲＢは、隣接した通信ユニットＴＣＰ２の受信側帰還電極ＥＲＧと接続している。そして、通信ユニットＴＣＰ１の受信側帰還電極ＥＲＧは、隣接した通信ユニットＴＣＰ２の受信側主電極ＥＲＢと接続している。このように接続することにより、周囲の通信ユニットの上部にある受信側主電極ＥＲＢが、通信ユニットＴＣＰ１の受信側帰還電極ＥＲＧとして働くので、帰還側信号経路の結合をよりしやすくすることができる。これに対し、このような接続がなされていない場合、通信ユニットの受信側帰還電極ＥＲＧは、床下に埋もれてしまい、帰還側信号経路の結合が弱くなる場合がある。
また、隣接した通信ユニット間でこのような結合をした場合、人間がこれらの通信ユニットをまたがって立ったり、電子機器が通信ユニット間を跨って置かれた場合、パスが短絡状態になり、通信が途絶える危険性がある。この場合、当該通信ユニットと接続する通信ユニットを少し離れたものにすることで、跨って人に立たれる可能性を少なくすることができる。図６１は、通信ユニットが１つ離れた通信ユニットと接続している場合を示す図である。図６１に示す通信ユニットは、その受信側帰還電極ＥＲＧが１つ離れた通信ユニットの受信側主電極ＥＲＢに接続されていて、受信側主電極ＥＲＢは１つ離れた通信ユニットの受信側帰還電極ＥＲＧに接続されている。
また、相互接続する通信ユニットは１対１でなく、複数の通信ユニット間で接続してもかまわない。特に前後左右にひとつ離れた隣接通信ユニットに格子状に相互接続した場合に、４つのグループで床面全体を埋めることが出来る。図６２の右側に、床面をＡからＤの１つのグループからなる通信ユニットで埋めた場合の各グループの通信ユニットの配置を示す。図６２の左側にこの場合の通信ユニット間の接続状態を示す。このように接続すれば、１つのグループの有する通信ユニットの数が多くなり、電界結合の度合いが弱くなりにくくなる。
なお、通信ユニットの周囲や壁面、天井に配置してある受信側帰還電極は、撤去してもよいが、設置しておけば、補助的な電極として使用することができる。[1. Configuration of First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an installation example of the electric field communication device TRX according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the electric field communication device TRX is attached to a human body HB. And the electric field communication apparatus TRX can detect the electric field which reached | attained via the human body HB while radiating | emitting the electric field which changes with the frequency of several tens kHz-several MHz in which the human body HB shows the favorable electroconductivity. Therefore, it is possible to communicate between the plurality of electric field communication devices TRX via the human body HB.
As long as the electric field communication device TRX is a dielectric having conductivity with respect to a certain frequency, any device can be used as a transmission line. Therefore, the electric field communication device TRX can be disposed at various positions such as a wall, a floor, and a ceiling of a room, for example, besides the human body HB. Further, the electric field communication apparatus TRX can use electrostatic coupling via the atmosphere as a feedback transmission path, or can secure a feedback transmission path via a dielectric.
FIG. 2 is a perspective view showing an external configuration of the electric field communication device TRX.
The casing CS has a box shape covered with an insulator IS. And the transmission side main electrode ESB and the reception side main electrode ERB are provided in the lower surface side of the housing | casing CS via the insulator IS. On the other hand, on the upper surface side of the casing CS, a transmission-side feedback electrode ESG and a reception-side feedback electrode ERG are provided via an insulator IS. In the above configuration, the transmission side main electrode ESB and the reception side main electrode ERB are insulated from the transmission side feedback electrode ESG and the reception side feedback electrode ERG by the insulator IS. Here, it is desirable that the transmission-side main electrode ESB and the reception-side main electrode ERB are installed as far as possible from the casing CS and the circuit inside the casing CS. The insulator IS also functions to ensure the distance between the transmission main electrode ESB and the reception main electrode ERB and other devices. The specific reason will be described later.
When a potential difference occurs between the transmission side main electrode ESB and the transmission side feedback electrode ESG, an electric field corresponding to this potential difference is radiated. This electric field reaches farther through the human body HB. The transmission-side return electrode ESG is used when establishing a return transmission path by electrostatic coupling via the atmosphere. When the transmission-side return electrode ESG is attached to the human body HB, it faces the surrounding space.
The electric field radiated from the transmission main electrode ESB reaches the farthest when the transmission main electrode ESB is in contact with the human body HB. However, the electric field radiated from the transmission-side main electrode ESB reaches the human body HB and reaches a long distance through the human body HB even when it passes through some space such as clothes. In this case, the reach of the electric field is slightly shortened, but the user's anxiety about electric shock or skin allergy can be reduced. For the same reason, the surfaces of the transmission main electrode ESB and the transmission feedback electrode ESG may be covered with a thin insulator.
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the electric field communication device TRX.
As shown in FIG. 3, the electric field communication device TRX includes an external interface NIC, a control unit CR, a transmission unit TM, and a reception unit RV.
The external interface NIC is an interface for exchanging data in the Ethernet (registered trademark) format with an external device. Any device that can operate in accordance with the 10BASE-2 system, which is a form of Ethernet, can be connected to the external interface NIC. For example, the electric field communication device TRX and a communication terminal (not shown) can be connected via the external interface NIC. In this case, the communication terminal recognizes the electric field communication device TRX as an Ethernet device. Although the 10BASE-2 system is used here, the 10BASE-T and 10BASE-5 systems may be used.
The control unit CR includes a transmission side control unit MPUT and a reception side control unit MPUR.
The transmission side control unit MPUT controls data transmission to another electric field communication device TRX. More specifically, the transmission-side control unit MPUT converts data to be transmitted to another electric field communication device TRX into a transmission signal corresponding to the content. Then, the transmission side control unit MPUT supplies a transmission signal to the transmission unit TM.
On the other hand, when receiving the signal from the receiving unit RV, the receiving side control unit MPUR restores the data based on the signal. Then, the receiving side control unit MPUR processes the restored data. For example, when the image data is restored from the received transmission signal, the receiving side control unit MPUR displays the data on a display device (not shown). For example, when audio data is restored from the received transmission signal, the reception-side control unit MPUR outputs audio based on the data from a speaker (not shown).
The transmission unit TM includes a modulation device EC and a transmission amplifier AP.
The modulation device EC modulates the carrier wave using the transmission signal input from the transmission side control unit MPUT. As a modulation method when the modulation device EC modulates a carrier wave, any band can be freely selected as long as the main signal band is several tens of kHz or more at which the human body exhibits good conductivity. In this embodiment, as an example, the 10BASE-2 method widely used in Ethernet is used. Further, if the frequency of the carrier wave is selected so that noise from the surroundings is difficult to enter, the communication quality can be stabilized. Then, the modulation device EC outputs the modulated signal to the transmission amplifier AP.
The transmission-side feedback electrode ESG is connected to the terminal Q of the transmission amplifier. As a result, a potential difference is generated between the transmission-side main electrode ESB and the transmission-side feedback electrode ESG, and is radiated to the surrounding space. In addition to the terminal Q of the transmission amplifier, the transmission-side feedback electrode ESG can be connected to, for example, a low-impedance signal source such as a plus power source and a minus power source, a housing CS, or the like. By connecting the transmission-side feedback electrode ESG to these low impedance signal sources, it is possible to stabilize the radiated electric field.
If the transmitted electric field is sufficiently stable, the transmission feedback electrode ESG may not be connected to either. In order to prevent the electric field from being attenuated by a short circuit, the casing CS and the transmission-side return electrode ESG need to be insulated from the human body HB and the transmission-side main electrode ESB. On the contrary, the terminal P of the transmission amplifier AP may be connected to the transmission side feedback electrode ESG, and the terminal Q may be connected to the transmission side main electrode ESB side. In this case, the polarity of the radiated electric field is opposite to that in the above case, but a modulation method such as FM that is not related to the polarity of the electric field is used, or a polarity inversion circuit is provided in one of the transmission / reception circuits As a result, normal communication can be performed.
When a signal is input from the modulation device EC, the transmission amplifier AP amplifies the signal, and generates a potential difference corresponding to the signal amplification between the terminals P and Q.
FIG. 4 is a diagram illustrating an electrical configuration of the transmission amplifier AP. The transmission amplifier AP shown in the figure is suitable for a modulation method having continuous amplitude values. When the drive voltage of the transmission amplifier AP is set to a high voltage, the amplitude of the transmission signal can be amplified. As shown in the figure, the terminal P of the transmission amplifier AP is connected to the transmission-side main electrode ESB. Therefore, when a modulated signal is input to the transmission amplifier AP, an electric field corresponding to the potential difference generated between the terminals P and Q is radiated toward the human body HB. The electric field communication device TRX preferably has a high transmission voltage, but the current flowing through the transmission electrode is very small. Therefore, the power supply capability of the transmission amplifier AP need not be high.
In addition, as long as the site | part which connects the terminal Q shows the stable electric potential, it does not matter. For example, in addition to the above configuration, if there is a portion showing a stable potential with low impedance, the terminal Q can be connected to this portion. Further, the terminal Q may be connected to a positive power source or a negative power source to keep the power source potential. Further, when it is difficult to keep the potential of the terminal Q at a stable potential, the terminal Q may be kept at the atmospheric potential without being connected to any terminal.
Next, the reception unit RV includes an electric field sensor ES and a demodulation device DC.
The electric field sensor ES can identify a very weak electric field. The electric field sensor ES captures a change in the electric field when an electric field radiated from another electric field communication device arrives. Then, the electric field sensor ES identifies the modulated signal based on the captured change, and outputs this to the demodulator DC. When receiving a signal from the electric field sensor ES, the demodulator DC demodulates the signal to obtain the original transmission signal.
As shown in FIG. 3, the electric field sensor ES includes an electro-optic crystal EO and an optical measuring device DT.
The electro-optic crystal EO is, for example, BSO (Bi ₁₂ SiO ₂₀ ), BTO (Bi ₁₂ TiO ₂₀ ), CdTi, CdTe, DAST (dimethylaminosultivazolium-tosylate), etc., and a crystal whose refractive index changes in proportion to the change in electric field in accordance with the so-called Pockels effect. The optical measuring device is composed of a laser diode or the like, and includes a light irradiator that makes the laser beam incident on the electro-optic crystal EO, and a light receiver that is made up of a photo detector or the like and that receives the laser beam incident from the light irradiator. Yes.
FIG. 5 is a diagram illustrating a mechanical configuration of the electric field sensor ES.
The laser beam incident on the electro-optic crystal EO from the light irradiator LD is reflected inside the electro-optic crystal EO, passes through the polarizing plate provided on the light receiver PD, and enters the light receiver PD. At this time, if the refractive index of the electro-optic crystal EO changes, the polarization state of the laser beam transmitted through the electro-optic crystal EO changes according to this change. This change causes a change in the intensity of the laser beam passing through the polarizing plate. By measuring this change, the photometer DT can identify the change in the electric field.
The electric field sensor ES specifically obtains a signal as follows.
For example, it is assumed that a potential difference is generated between the reception main electrode ERB and the reception feedback electrode ERG in an electric field radiated by another electric field communication device TRX. Then, according to this, the refractive index of the electro-optic crystal EO changes, and the polarization state of the laser beam changes. The optical measuring device DT measures the change in the polarization state. The change in the refractive index is based on the change in the electric field, and this voltage change is based on the signal modulated in the electric field communication device TRX that radiates the electric field. Therefore, if the demodulator DC demodulates the measurement result from the optical measuring device DT by the 10BASE-2 method, the original transmission signal is obtained.
Note that a method of capturing an electric field by an electric field sensor composed of the electro-optic crystal EO and the optical measuring device DT is a known method and is the same as that disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-262117.
In addition, the electric field communication apparatus TRX according to the present embodiment has a mechanism for allowing the electro-optic crystal EO to sufficiently detect electric field changes and improving the sensitivity to capture the electric field. This will be described in detail below.
First, even if the electro-optic crystal EO does not necessarily include the reception-side return electrode ERG, it can communicate in principle. However, in this case, the electro-optic crystal EO cannot sufficiently capture the electric field, and the communicable distance of the electric field communication device TRX is shortened.
FIG. 6 is a diagram conceptually illustrating how the electric field sensor ES captures an electric field when the reception-side return electrode ERG is not provided. When the reception-side return electrode ERG is not provided as described above, the electric field that reaches the electro-optic crystal EO via the reception-side main electrode ERB immediately passes through the reception-side main electrode ERB as shown in FIG. In addition, it passes through the side surface of the electro-optic crystal EO and enters the return path. The fact that the electric field enters the return path without sufficiently passing through the electro-optic crystal EO means that the influence of the electro-optic crystal EO from the electric field is small. That the electro-optic crystal EO is less affected by the electric field means that the change in the refractive index of the electro-optic crystal EO is small. This means that the reception sensitivity of the electric field communication device TRX does not increase.
On the other hand, when the reception-side return electrode ERG is provided as in the configuration shown in FIG. 3 described above, the electric field sensor ES can sufficiently capture the electric field. As a result, the communicable distance of the electric field communication device TRX is extended.
FIG. 7 is a diagram conceptually illustrating how the electric field sensor ES captures an electric field when the reception-side return electrode ERG is provided. In the same figure, the reception side main electrode ERB is installed in the vicinity of the human body HB like the transmission side main electrode ESB. Similarly to the transmission-side return electrode ESG, the reception-side return electrode ERG is installed on the upper surface of the casing CS toward the surrounding space. Further, the electric field sensor ES is installed so as to be sandwiched between the reception-side return electrode ERG and the reception-side main electrode ERB. Here, in order to prevent the electric field from being attenuated by a short circuit, the casing CS and the reception-side return electrode ERG need to be insulated from the human body HB and the reception-side main electrode ERB.
In the case of the configuration illustrated in FIG. 7, a feedback transmission path is established between the transmission-side feedback electrode ERG and the reception-side feedback electrode ERG by electrostatic coupling via the atmosphere. Therefore, the electric lines of force that have exited the reception-side main electrode ERB are attracted by the reception-side return electrode ERG. As a result, the number of lines of electric force penetrating the electro-optic crystal EO is increased as compared with the case of FIG. At this time, the optical measuring device DT irradiates the electric field sensor ES with laser light, detects a change state or intensity change of the light passing through the electric field sensor ES, and changes the electric field penetrating the electric field sensor ES. It is detected as a change in electrical signal.
Now, when the electrode structure EOB is further provided in a part of the electric field sensor ES from the configuration of FIG. 3 and is electrically connected to the reception side main electrode ERB, the electric field reaching the reception side main electrode ERB is efficiently guided to the electric field sensor ES. Will be able to.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration when the electrode structure EOB is electrically connected to the reception-side main electrode ERB. FIG. 9 is a diagram conceptually illustrating how the electric field sensor ES captures an electric field when the electrode structure EOB is electrically connected to the reception-side main electrode ERB.
As shown in FIG. 9, the electric field that has reached the electro-optic crystal EO via the reception-side main electrode ERB is attracted in the direction in which the reception-side return electrode is disposed by the potential of the electrode structure EOB. Therefore, it becomes possible to attract more electric fields to the electro-optic crystal EO.
Furthermore, an electrode structure EOG is provided in a portion opposite to the electrode structure EOB, and this is electrically connected to the reception-side return electrode ERG, whereby an electric field can be efficiently guided to the electric field sensor ES.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration when the electrode structure EOG is electrically connected to the reception-side return electrode ERG. As shown in the figure, an electrode structure EOG having a slightly smaller size than the upper surface is provided on the upper surface of the electro-optic crystal EO. FIG. 11 is a diagram conceptually illustrating how the electric field sensor ES captures an electric field when the electrode structure EOG is electrically connected to the reception-side return electrode ERG.
As shown in FIG. 11, the electric lines of force that have reached the reception-side main electrode ERB are attracted to the position where the electro-optic crystal EO is disposed by the potential of the electrode structure EOB, and further, by the potential of the electrode structure EOG, The receiving feedback electrode ERG is attracted in the direction in which it is disposed. As a result, the number of electric lines of force that pass through the electro-optic crystal EO can be increased, and the electric field sensor ES can more fully capture the change in the electric field.
In addition, in each of the above embodiments, the reception-side return electrode ERG can be connected to a signal source with a low impedance, such as a signal ground in a circuit inside the electric field communication device TRX, a positive power source, a negative power source, and a housing CS. It is. By connecting the reception-side return electrode ERG to a low-impedance signal source, the electric field guided to the electric field sensor ES can be further stabilized.
FIGS. 12 to 14 are block diagrams for explaining each aspect in the case where the receiving-side feedback electrode ERG is connected to a low-impedance signal source. FIG. 12 shows an example of connection when the electric field sensor ES is not provided with an electrode structure. FIG. 13 shows an example of connection when the electrode structure EOB is provided in the electric field sensor ES. FIG. 14 shows an example of connection when the electrode structure EOB and the electrode structure EOG are provided in the electric field sensor ES.
In contrast to the above example, the reception-side return electrode ERG may be installed on the human body HB side and the reception-side main electrode ERB may be installed on the surrounding space. In this case, the polarity of the detected electric field is reversed, but a modulation method such as FM that is not related to the polarity may be used, or a polarity inversion circuit may be provided in any of the transmission / reception circuits. The atmosphere is a dielectric, and the electric field communication device TRX can communicate normally.
In addition, the electric field communication device TRX is efficient for the electro-optic crystal EO by adjusting the shapes and arrangement positions of the transmission main electrode ESB, the transmission feedback electrode ESG, the reception main electrode ERB, and the reception feedback electrode ERG. Any structure that allows an electric field to pass therethrough may be used. Each electrode may have any shape and may be arranged in any manner.
With the above configuration, the electric field communication device TRX can sufficiently capture an electric field with a highly sensitive electric field sensor. As a result, the communicable distance of the electric field communication device TRX is greatly extended as compared with the conventional device.
[2. Operation of First Embodiment]
Next, specific installation examples and operation examples of the electric field communication apparatus TRX configured as described above will be described. For specific description, communication between these electric field communication apparatuses TRX will be described by taking a plurality of electric field communication apparatuses TRX1 to TRX5 having different functions as an example.
For example, a portable keyboard such as a chord keyboard is attached to the electric field communication device TRX1. This electric field communication device TRX1 is used as an input interface and can input various data. Further, the electric field communication device TRX1 is provided with a speaker and can output sound.
For example, a nonvolatile memory such as a flash memory is attached to the electric field communication device TRX2. Various types of information can be stored in the nonvolatile memory. That is, the electric field communication device TRX2 can be used as a storage device.
The electric field communication device TRX3 is equipped with a communication interface such as a wireless LAN (Local Area Network) interface or a mobile phone (both not shown). The electric field communication device TRX3 is used as a gateway device in communication with other communication terminals constituting the LAN, communication via a WAN (Wide Area Network) such as the Internet.
The electric field communication device TRX4 is equipped with a head mounted display including a small display device made of, for example, a film liquid crystal. That is, the electric field communication device TRX4 is used as a display device.
The electric field communication device TRX5 is configured as an indoor installation type device. The reception-side main electrode ERB and the reception-side return electrode ERG of the electric field communication device TRX5 are installed on the floor surface, wall surface, or ceiling surface of the room. Similarly to the electric field communication device TRX3, the electric field communication device TRX5 is used as a gateway device in communication with other communication terminals constituting the LAN and communication via the WAN.
In the following description, for the constituent elements of the electric field communication device TRX1, a code obtained by adding “1” to each code used in FIG. 3 is used to specify each. Further, as for the constituent elements of the electric field communication device TRX2, a code obtained by adding “2” to each code used in FIG. 3 is used to specify each. The same applies to the electric field communication devices TRX3 to TRX5.
<Installation example 1>
FIG. 15 is a diagram conceptually illustrating communication in the installation example 1. In the figure, communication between the electric field communication apparatuses TRX1 and TRX2 is illustrated.
First, the transmission side control unit MPUT2 of the electric field communication device TRX2 converts data to be transmitted to the electric field communication device TRX1 into a transmission signal. Then, the transmission side control unit MPUT2 outputs a transmission signal to the modulation device EC2. The modulation device EC2 modulates the carrier wave with the transmission signal. Then, the modulation device EC2 outputs the modulated signal to the transmission amplifier AP2. The transmission amplifier AP2 amplifies the modulated signal and converts it into a voltage change between the terminal P2 and the terminal Q2. Then, based on this voltage change, an electric field is radiated | emitted from the transmission side main electrode ESB2. This electric field reaches the position where the electric field communication device TRX2 is installed via the human body HB.
When the electric field radiated from the electric field communication device TRX2 reaches, the refractive index of the electro-optic crystal EO1 changes in the electric field communication device TRX1. As a result, the polarization state of the laser light incident on the light receiving unit of the optical measuring device DT1 changes. Then, the optical measuring device DT1 outputs an electrical signal corresponding to the change in the amount of received light to the demodulator DC1. The demodulator DC1 demodulates the input electric signal. The demodulator DC1 outputs the demodulated signal to the reception-side control unit MPUR1. The reception side control unit MPUR1 obtains data transmitted by the electric field communication device TRX2 based on the signal input from the demodulation device DC1. And the receiving side control part MPUR1 performs the process based on the acquired data.
<Installation example 2>
FIG. 16 is a diagram conceptually illustrating communication in the installation example 2. The figure illustrates communication between the electric field communication device TRX2a worn by the user A and the electric field communication device TRX2b worn by the user B.
First, an electric field modulated by data to be transmitted is radiated from the transmission side main electrode ERB2a of the electric field communication device TRX2a. In this state, for example, when the user A's body comes into contact with the user B's body, such as shaking hands, the electric field radiated to the user A is transmitted to the user B. Then, the electric field reaches the electric field communication device TRX2b. Then, the electric field communication device TRX2b obtains data transmitted by the electric field communication device TRX2a and executes processing based on the data.
The operation of the process in which the modulated signal is radiated from the electric field communication apparatus TRX2 and the process in which the signal is demodulated and the data is acquired in the electric field communication apparatus TRXb are the same as those in the installation example 1, and thus the description thereof will be given. Is omitted.
<Installation example 3>
FIG. 17 is a diagram conceptually illustrating communication in the installation example 3. In the figure, communication between a plurality of electric field communication apparatuses TRX1 to TRX4 is illustrated.
In the aspect shown in this installation example, the electric field communication devices TRX1 to TRX4 perform electric field communication. That is, the input / output device, the storage device, and the gateway device communicate with each other using the human body HB as a bus. Furthermore, in this installation example, it is also possible to communicate with a communication terminal connected to the LAN via the electric field communication device TRX5 or to communicate via the WAN.
In addition, since the process of communication performed between each apparatus is the same as that of the installation example 1, description is abbreviate | omitted.
<Installation example 4>
FIG. 18 is a diagram conceptually illustrating communication between devices in the installation example 4. In the figure, communication between the electric field communication device TRX2 and the vending machine VM is illustrated. As described above, the electric field communication device TRX can be attached to an outdoor installation type device, and communication can be performed with the electric field communication device TRX attached to the human body.
An electric field communication device TRX is built in the vending machine VM shown in FIG. And the purchase button which should be pressed when the user of vending machine VM purchases a drink is comprised as the receiving side main electrode ERB. On the other hand, the reception-side return electrode ERG is provided at a position where the user is unlikely to touch directly, for example, below the front of the apparatus. Here, the receiving side return electrode ERG may be arranged anywhere as long as the user cannot touch the receiving side main electrode ERB and the receiving side feedback electrode ERG at the same time. In order to increase the electrostatic coupling between the electric field communication devices TRX and stabilize the communication quality, it is preferable that the reception-side return electrode ERG is installed in the vicinity of the reception-side main electrode ERG.
The user presses the purchase button of the vending machine VM in a state where the electric field modulated by the electronic money value or the like is emitted from the electric field communication device TRX2, for example. Then, communication is performed between the electric field communication device TRX2 and the vending machine VM, and the vending machine VM discharges products that are associated in advance with the purchase button pressed by the user.
Note that the communication process between the electric field communication device TRX2 and the vending machine VM is the same as the communication between the plurality of electric field communication devices TRX, and thus the description thereof is omitted.
In the above case, it is assumed that short range wireless communication using weak wireless is used. Then, communication is performed only when the user passes through the vicinity, and information stored in the apparatus may be leaked. However, in the case of the electric field communication device TRX, communication with an external device is not performed unless the user touches it. For this reason, it is easy to prevent the information stored inside the apparatus from being unnecessarily leaked to the outside and to confirm the user's intention regarding sending the information to the outside. That is, it can be said that the electric field communication device TRX is excellent in application to a device that performs personal authentication and article sales.
<Installation example 5>
FIG. 19 is a diagram conceptually illustrating communication between devices in the installation example 5.
When the electric field communication device TRX5 is used, it is possible to perform communication via a LAN or WAN as in the above-described installation example 3. In this installation example, the reception-side main electrode ERB of the electric field communication device TRX5 is provided on the floor surface. Therefore, it is possible to perform electric field communication only when the user A stands at the position where the reception-side main electrode ERB is disposed. The installation range of this installation example is wide, such as confirmation of reception of e-mails, selection of TV programs, and selection of distribution contents for video on demand.
In addition, since the communication between each apparatus in the installation example 5 is the same as that of each said installation example, description is abbreviate | omitted.
[3. Effect of First Embodiment]
As described above, the electric field communication device TRX according to the present embodiment has improved communication sensitivity as compared with the conventional electric field communication device, so that communication can be performed between devices attached to the entire human body. is there. Therefore, the usage application of the apparatus is greatly expanded.
[4. Modification of First Embodiment]
The electric field communication device of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.
(Modification 1) In the above-described embodiment, the electric field communication device TRX has the transmission-side main electrode ESB and the reception-side main electrode ERB, and the transmission-side feedback electrode ESG and the reception-side feedback electrode ERG as separate configurations. The embodiment was taken as an example for explanation. However, the transmission-side main electrode ESB and the reception-side main electrode ERB may have the same configuration. Further, the transmission feedback electrode ESG and the reception feedback electrode ERG may have the same configuration.
(Modification 2) In the above-described embodiment, the electric field communication device TRX has been described as having a configuration capable of realizing both a transmission function and a reception function. However, the electric field communication device TRX may adopt a configuration that realizes only one of the transmission function and the reception function according to the application. In this case, the electric field communication device TRX only needs to include either the main electrode or the return electrode according to the function to be realized. Similarly, the electric field communication device TRX may be provided with either the transmission side control unit MPUT or the reception side control unit MPUR.
(Modification 3) In the above embodiment, the electric field communication apparatus TRX uses the 10BASE-2 system as a single modulation system. In this case, the number of electric field communication devices TRX that can transmit signals through one transmission path (one human body HB) is limited to one. However, a mode may be adopted in which the number of electric field communication apparatuses TRX capable of transmitting signals simultaneously is increased by using a plurality of frequencies used for modulation or adopting a plurality of modulation schemes. The modulation method that can be used by the electric field communication device TRX is not limited to the 10BASE-2 method. The electric field communication device TRX includes, for example, an AM (Amplitude Modulation) method, a PM (Phase Modulation) method, in addition to a baseband method such as 10BASE-2, 100BASE, or 1000BASE, which is typically used in Ethernet. , FM (Frequency Modulation), PCM (Pulse Coded Modulation), SS (Spectrum Spread), CDMA (Code Division Multiple Access) or UWB (UWB) Any method such as an Ultra Wide Band (ultra-wide band) method can be employed. The carrier wave frequency may be any frequency as long as the conductivity of the dielectric can be improved.
(Modification 4) In the above embodiment, the transmission amplifier AP shown in FIG. 4 is used to output a modulated signal as a potential difference between the terminals P and Q. However, the transmission amplifier AP usable in the electric field communication device TRX is not limited to that shown in FIG. For example, when a modulation method such as 100BASE-T is selected that has a multi-valued output value, the transmission amplifier shown in FIG. 20 may be used. In this case, if a voltage value is set in advance as an output value and the switch is switched according to the input signal, a multi-value voltage value can be output. It is also possible to use a transmission amplifier having the configuration shown in FIG. The transmission amplifier shown in the figure can be switched according to an input signal, and is suitable for a binary output modulation method such as 10BASE-2.
(Modification 5) In the above-described embodiment, the electric field sensor ES has been described by taking an aspect in which the laser beam outputs an electrical signal based on the polarization state of the laser beam that has passed through the electro-optic crystal EO. However, the electric field sensor ES may be configured to measure the interference of light before and after the laser beam enters the electro-optic crystal EO, thereby measuring the change in the electric field and outputting an electric signal. In short, if the electric field sensor ES is configured to output an electric signal based on a change in the electric field that reaches the electro-optic crystal EO, what is the composition and operation of the electric field sensor ES? It does not matter.
[5. Second Embodiment]
[5-1. Configuration of Second Embodiment]
FIG. 27 is a diagram illustrating an overall configuration of a communication system according to the second embodiment of the present invention.
The transmitter HTRX is a communication device attached to the human body HB, and has a function of performing communication using the human body HB as a transmission path. The communication unit CP is a building member installed on the floor surface of the room RM, and has a receiver FTRX that is a communication device. The gateway GW relays communication performed between a communication device (not shown) connected to the Internet INET and the receiver FTRX, and is connected to the Internet INET and the receiver FTRX.
The receiver FTRX has a function of communicating with a communication device connected to the Internet INET via the gateway GW. The receiver FTRX has a function of communicating with a transmitter HTRX attached to the human body HB using the human body HB as a transmission path. A reception-side return electrode ERG is installed on the ceiling of the room RM, and this reception-side return electrode ERG is connected to the GND (ground) of the receiver FTRX.
In the communication system shown in FIG. 27, the transmitter HTRX is connected to a human body HB, a receiver FTRX built in the communication unit CP, a gateway GW, and a communication device connected to the Internet INET via the Internet INET. Communicate with.
[5-1-1. Configuration of transmitter HTRX]
FIG. 28 is a block diagram illustrating a hardware configuration of transmitter HTRX.
The casing CS1 has a box shape and accommodates each part constituting a transmitter HTRX described below.
The microcomputer MC1 is a general microcomputer including a microprocessor, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input / output port (all not shown), and the like. The ROM stores a control program for communicating with other communication devices such as a communication device connected to the receiver FTRX and the Internet INET. When the power supply (not shown) is turned on, the microcomputer MC1 reads out and executes a program stored in the ROM, and controls each part of the transmitter HTRX.
The insulator HIS is installed on the surface where the housing CS1 is in contact with the human body HB, that is, the surface on which the transmission-side main electrode ESB is installed, and insulates the human body HB and the housing CS1. The transmission-side return electrode ESG is an electrode that is installed at a position in contact with the atmosphere when the transmitter HTRX is attached to a human body, and the surface thereof is covered with an insulator. The transmission-side return electrode ESG is connected to GND (ground) of the transmitter HTRX.
The modulation device EC1 is connected to the microcomputer MC1. Further, the modulation device EC1 is connected to a transmission main electrode ESB that is in contact with the human body HB. When the signal output from the microcomputer MC1 is input, the modulation device EC1 modulates a carrier wave having a frequency of several tens of kHz or more indicating good conductivity of the human body in accordance with the input signal. Further, the modulation device EC1 has a transmission amplifier (not shown), and generates a potential difference between the transmission side main electrode ESB and the transmission side feedback electrode ESG based on the modulated signal. Thereby, an electric field corresponding to the modulated signal is given to the human body HB. If the frequency of the carrier wave used by the modulation device EC1 is set to a frequency at which noise from the surroundings is difficult to enter, the communication quality can be made more stable. Although not shown because it is not related to the gist of the present invention, the transmitter HTRX further includes a battery, a memory, an operation key, and the like.
[5-1-2. Configuration of communication unit CP]
FIG. 29 is a diagram illustrating a configuration of the communication unit CP. As shown in FIG. 29, the communication unit CP includes a receiver FTRX, a reception-side main electrode ERB, and an insulator INS. The reception-side main electrode ERB is for measuring a change in the electric field, and is connected to the receiver FTRX. The insulator INS is an insulator, and insulates the reception-side main electrode ERB from the floor surface of the room RM when the communication unit CP is installed in the room RM as shown in FIG.
[5-1-3. Configuration of receiver FTRX]
FIG. 30 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the receiver FTRX built in the communication unit CP.
The casing CS2 has a box shape and accommodates each part constituting a receiver FTRX described below. The insulator FIS is installed on the surface where the housing CS2 is in contact with the receiving main electrode ERB, and insulates the receiving main electrode ERB from the housing CS2.
The microcomputer MC2 is a general microcomputer similar to the microcomputer included in the transmitter HTRX. The ROM of the microcomputer MC2 of the receiver FTRX stores a control program for communicating with other communication devices such as a communication device connected to the transmitter FTRX and the Internet INET. When the power supply (not shown) is turned on, the microcomputer MC2 reads and executes a program stored in the ROM, and controls each part of the receiver FTRX.
The electro-optic crystal EOa includes CdTe, ZnTe, Bi ₁₂ GeO ₂₀ , Bi ₁₂ SiO ₂₀ , Bi ₄ Ge ₃ O ₁₂ LiNbO ₃ LiTaO ₃ The crystal conforms to the so-called Pockels effect in which the refractive index changes depending on the applied electric field. The electro-optic crystal EOa has a cylindrical shape. The EOa electrode EOBa is an electrode installed on the end face of the electro-optic crystal EOa, and has the same size as the bottom face (circular shape) of the electro-optic crystal. The EOa electrode EOBa is connected to the reception-side main electrode ERB. The surface where the EOa electrode EOBa is in contact with the electro-optic crystal is a mirror surface, and reflects the laser beam output from the optical measuring device DTa. The EOa electrode EOGa is an electrode installed on the electro-optic crystal EOa, and is connected to the electrode ERG shown in FIG. The reception side return electrode ERG is connected to the GND (ground) of the transmitter HTRX. The EOa electrode EOBa and the EOa electrode EOGa are installed so as to sandwich the electro-optic crystal EOa, as shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 11, the number of lines of electric force passing through the electro-optic crystal EOa can be reduced, and communication can be performed over a longer distance.
The optical measuring device DTa is for measuring a change in the refractive index of the electro-optic crystal EOa. The optical measuring device DTa is a light receiving unit using a semiconductor laser diode LDa serving as a light source for irradiating the electro-optic crystal EOa with laser light, and a photodiode PDa for receiving laser light emitted from the light source. Etc. The light receiving unit receives the reflected light when the laser light is irradiated onto the electro-optic crystal EOa from the light source and the transmitted light transmitted through the electro-optic crystal EOa is reflected by the EOa electrode EOBa. It is provided at a position where it can be made. Therefore, when a change occurs in the refractive index of the electro-optic crystal EOa, the polarization state of the laser light that passes through the electro-optic crystal EOa changes. With this change, the amount of received light changes in the light receiving unit. As a result, the optical measuring device DTa can measure the change in the refractive index of the electro-optic crystal EOa based on the change in the amount of received light. When a change occurs in the refractive index of the electro-optic crystal EOa, the optical measuring device DTa measures the change in the refractive index of the electro-optic crystal EOa, converts this measurement result into an electric signal, and outputs it to the demodulator DCa.
The demodulator DCa demodulates the electrical signal output from the optical measuring device DTa, and is connected to the microcomputer MC2. The interface IF is connected to the microcomputer MC2 and the gateway GW shown in FIG. 27, and relays communication performed between the microcomputer MC2 and the gateway GW. When the microcomputer MC2 receives the signal output from the demodulator DCa, it controls the interface IF to transmit the received signal to the communication device connected to the Internet INET via the gateway GW.
The modulation method used in the modulation device EC1 and the demodulation method used in the demodulation device DCa can be arbitrarily selected as long as a frequency of several tens of kHz or more indicating good conductivity of the human body is used. For example, AM (Amplitude Modulation) method, FM (Frequency Modulation) method, PM (Phase Modulation) method, PCM (Pulse Coded Modulation) method, SS (Spectrum SpreadWide method, CDMA (Code DivU) method. A Wide Band) method or the like can be used. Although not shown because it is not related to the gist of the present invention, the receiver FTRX further includes a battery, a memory, an operation key, and the like.
Next, in FIG. 27, a transmission path when communication is performed between the transmitter HTRX and the receiver FTRX will be described. When the transmitter HTRX generates an electric field, the lines of electric force spread along the human body HB and are transmitted to the reception-side main electrode ERB of the communication unit CP. The electric lines of force transmitted to the reception-side main electrode ERB are taken into the receiver FTRX and transmitted to the electro-optic crystal EOa through the EOa electrode EOBa connected to the reception-side main electrode ERB. The lines of electric force transmitted to the electro-optic crystal EOa are transmitted to the receiving return electrode ERG installed on the ceiling of the room RM via the EOa electrode EOGa. The electric lines of force transmitted to the reception-side return electrode ERG return to the transmission-side return electrode ESG of the transmitter HTRX via the atmosphere. Since the reception-side return electrode ERG is installed on the ceiling where the human body HB does not touch, there is no possibility that the signal transmission path is short-circuited when the human body HB touches the reception-side return electrode ERG.
[5-2. Example of Operation of Second Embodiment]
In the second embodiment of the present invention, an operation example in which the transmitter HTRX transmits data to a communication apparatus connected to the Internet INET will be described.
First, in the transmitter HTRX, data transmitted by the transmitter HTRX is output from the microcomputer MC1 to the modulation device EC1. When the signal output from the microcomputer MC1 is input, the modulation device EC1 uses this signal to modulate a carrier wave having a frequency of several tens of kHz or more indicating good conductivity of the human body. The transmitter HTRX amplifies the modulated signal with the transmission amplifier of the modulation device EC1, and then generates a potential difference between the transmission main electrode ESB and the transmission feedback electrode ESG based on the amplified signal. . As a result, an electric field is generated in the human body HB.
In the receiver FTRX, a potential difference is generated between the receiving main electrode ERB and the receiving feedback electrode ERG due to the electric field applied to the human body HB. Then, the refractive index of the electro-optic crystal EOa changes according to this potential difference. The change in the refractive index of the electro-optic crystal EOa is measured by the optical measuring device DTa and converted into an electric signal. The change in refractive index is based on the change in the electric field, and the change in the electrical signal is based on the signal modulated in the transmitter HTRX that radiated the electric field. The converted electrical signal is output from the optical measuring device DTa and input to the demodulator DCa.
In the demodulator DCa, the signal output from the optical measuring device DTa is demodulated, and the signal output from the microcomputer MC1 of the transmitter HTRX is restored. The signal demodulated by the demodulator DCa is output from the demodulator DCa and input to the microcomputer MC2 of the receiver FTRX. The signal input to the microcomputer MC2 is output to the interface IF. A signal input to the interface IF is output from the interface IF and then sent to a communication device connected to the Internet INET via the gateway GW.
As described above, according to the second embodiment of the present invention, the receiving side return electrode ERG is installed on the ceiling, so that the human body HB serving as the signal transmission path has established the return transmission path. There is no risk of touching the return electrode ERG, and communication can be prevented from being interrupted. In addition, since the reception-side feedback electrode ERG and the transmission-side feedback electrode ESG are provided, stable communication can be performed. Further, when the room RM is manufactured with electrodes arranged as described above, the transmitter HTRX and the receiver FTRX can communicate in the room RM.
[6. Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 31 is a perspective view illustrating the appearance of the communication unit TCP. The communication system according to the third embodiment of the present invention has a rectangular tile shape illustrated in FIG. 31 with the communication unit CP installed on the floor of the room RM in the communication system according to the second embodiment of the present invention. The difference from the second embodiment of the present invention is that the communication unit TCP is replaced with the communication unit TCP. In the communication system according to the third embodiment, components other than the communication unit TCP are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
[6-1. Configuration of Third Embodiment]
The configuration of the communication unit TCP will be described with reference to FIGS. 31 and 32. FIG. FIG. 32 is a diagram illustrating a cross section of the communication unit TCP. As shown in FIG. 32, the communication unit TCP includes an insulator INS, a receiver FTRX built in the insulator INS, a reception-side main electrode ERB, a carpet CA, and a reception-side return electrode ERG. Yes.
The reception-side return electrode ERG is connected to the GND (ground) of the receiver FTRX and the EOa electrode EOGa, and is installed so as to surround the insulator INS as is apparent from FIGS. 31 and 32. ing. A reception-side main electrode ERB is provided on the upper surface of the insulator INS, and the upper surface of the reception-side main electrode ERB is covered with a carpet CA. The reception-side main electrode ERB is connected to the EOa electrode EOBa of the receiver FTRX. Further, the receiver FTRX is connected to the gateway GW connected to the Internet INET, similarly to the communication unit CP of the second embodiment.
As shown in FIG. 33, the communication unit TCP is installed on the floor surface of the room RM so as to be spread like a tile carpet. FIG. 34 is a view showing a cross section of the communication unit TCP laid out as shown in FIG. As shown in FIG. 34, when the communication unit TCP is laid and installed like a tile carpet, a space generated between adjacent communication units TCP, that is, a space generated above the reception-side return electrode ERG. Insulator GIS is installed.
When the transmitter HTRX generates an electric field, the electric lines of force spread along the human body HB and are transmitted to the reception-side main electrode ERB of the communication unit TCP. The electric lines of force transmitted to the reception-side main electrode ERB are taken into the receiver FTRX and transmitted to the electro-optic crystal EOa through the EOa electrode EOBa connected to the reception-side main electrode ERB. The lines of electric force transmitted to the electro-optic crystal EOa are transmitted to the reception-side return electrode ERG installed in the communication unit TCP via the EOa electrode EOGa. The electric lines of force transmitted to the reception-side return electrode ERG return to the transmission-side return electrode ESG of the transmitter HTRX via the atmosphere. Since the reception-side return electrode ERG is installed below the insulator GIS, where the human body HB is not touched, there is no possibility that the signal transmission path is short-circuited when the human body HB touches the reception-side return electrode ERG. .
If the communication unit TCP is spread like a tile carpet, the width of the groove formed between the adjacent communication units TCP should be narrowed so that the human body HB does not contact the reception-side return electrode ERG. Since the human body HB does not touch the receiving-side return electrode ERG, the insulator GIS need not be provided. However, if foreign matter such as conductive dust enters the groove, there is a possibility that communication may be hindered. It is desirable to provide a GIS.
[6-2. Example of Operation of Third Embodiment]
Next, an operation example when the transmitter HTRX transmits data to a communication apparatus connected to the Internet INET in the third embodiment of the present invention will be described. The operation until the transmitter HTRX generates an electric field is the same as that in the second embodiment, and thus the description thereof is omitted.
When the transmitter HTRX applies an electric field to the human body HB, a potential difference is generated between the reception-side main electrode ERB and the reception-side return electrode ERG of the receiver FTRX. The receiver FTRX uses the optical measuring device DTa to obtain the modulation signal used by the transmitter HTRX to transmit data from this potential difference. When the receiver FTRX demodulates the obtained modulated signal using the demodulator DCa, data transmitted by the transmitter HTRX is obtained. The obtained data is input to the microcomputer MC2 of the receiver FTRX. The signal input to the microcomputer MC2 is output to the interface IF. A signal input to the interface IF is output from the interface IF and then sent to a communication device connected to the Internet INET via the gateway GW.
As described above, according to the third embodiment of the present invention, since the reception-side return electrode ERG is installed below the insulator GIS, the human body HB has established the feedback transmission path. It is possible to prevent the communication from being interrupted because the return electrode ERG is not touched. Moreover, according to the third embodiment of the present invention, unlike the second embodiment, it is not necessary to install the reception-side return electrode ERG on the ceiling, so that the construction of the room becomes easier compared to the second embodiment. The view of the room will not be damaged. In addition, when the communication unit TCP is spread like a tile carpet, the insulator GIS can be used to prevent dust from collecting in the groove while eliminating the step.
[7. Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 35 is a perspective view illustrating the appearance of the communication unit TMA. The communication system according to the fourth embodiment of the present invention is a communication unit TCP having the shape illustrated in FIG. 35 as the communication unit TCP installed on the floor of the room RM in the communication system according to the third embodiment of the present invention. The difference from the third embodiment of the present invention is that it is replaced with TMA. This communication unit TMA has the shape of a tatami mat, which is a kind of mat that is pulled into a room in Japan. Thus, by making the communication unit into a tatami shape, the beauty of the room is not impaired. Of course, the communication unit can have other shapes and designs. In the communication system according to the fourth embodiment, components other than the communication unit TMA are the same as those in the second embodiment, and thus description thereof is omitted.
[7-1. Configuration of Fourth Embodiment]
The configuration of the communication unit TMA will be described with reference to FIGS. 35 and 36. FIG. FIG. 36 is a diagram illustrating a cross section of the communication unit TMA. As shown in FIG. 36, the communication unit TMA includes an insulator INS, a receiver FTRX built in the insulator INS, a reception main electrode ERB, a tatami mat T, a reception feedback electrode ERG, and a communication unit TMA. And an edge HR installed on the side surface in the longitudinal direction. The communication unit TMA has an insulator GIS in a space surrounded by the edge HR, the reception-side return electrode ERG, and the insulator INS.
The reception-side return electrode ERG is connected to the GND (ground) of the receiver FTRX and the EOa electrode EOGa, and is installed along the side surface in the longitudinal direction of the insulator INS, as is apparent from FIGS. Has been. A reception-side main electrode ERB is provided on the upper surface of the insulator INS, and the upper surface of the reception-side main electrode ERB is covered with a tatami surface T. The reception-side main electrode ERB is connected to the EOa electrode EOBa of the receiver FTRX. Further, the receiver FTRX is connected to the gateway GW connected to the Internet INET, similarly to the communication unit CP of the second embodiment. The communication unit TMA is installed on the floor of the room RM like a tatami mat, like a normal tatami mat.
When the transmitter HTRX generates an electric field, the electric lines of force spread along the human body HB and are transmitted to the reception-side main electrode ERB of the communication unit TMA. The electric lines of force transmitted to the reception-side main electrode ERB are taken into the receiver FTRX and transmitted to the electro-optic crystal EOa through the EOa electrode EOBa connected to the reception-side main electrode ERB. The lines of electric force transmitted to the electro-optic crystal EOa are transmitted to the receiving return electrode ERG installed in the communication unit TMA via the EOa electrode EOGa. The electric lines of force transmitted to the reception-side return electrode ERG return to the transmission-side return electrode ESG of the transmitter HTRX via the atmosphere. Since the reception-side return electrode ERG is disposed below the edge HR where the human body HB does not touch and the insulator GIS, the signal transmission path is short-circuited when the human body HB touches the reception-side return electrode ERG. There is no fear.
[7-2. Example of Operation of Fourth Embodiment]
Next, an operation example when the transmitter HTRX transmits data to a communication apparatus connected to the Internet INET in the fourth embodiment of the present invention will be described. The operation until the transmitter HTRX generates an electric field is the same as that in the second embodiment, and thus the description thereof is omitted.
When the transmitter HTRX applies an electric field to the human body HB, a potential difference is generated between the reception-side main electrode ERB and the reception-side return electrode ERG of the receiver FTRX. The receiver FTRX uses the optical measuring device DTa to obtain the modulation signal used by the transmitter HTRX to transmit data from this potential difference. When the receiver FTRX demodulates the obtained modulated signal using the demodulator DCa, data transmitted by the transmitter HTRX is obtained. The obtained data is input to the microcomputer MC2 of the receiver FTRX. The signal input to the microcomputer MC2 is output to the interface IF. A signal input to the interface IF is output from the interface IF and then sent to a communication device connected to the Internet INET via the gateway GW.
As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, since the reception-side return electrode ERG is installed below the edge HR and the insulator GIS, the human body HB establishes a feedback transmission path. It is possible to prevent communication from being interrupted because the receiving-side return electrode ERG is not touched. Further, according to the fourth embodiment of the present invention, it is not necessary to install the reception-side return electrode ERG on the ceiling as in the second embodiment, so that the construction of the room becomes easier compared to the second embodiment. . Further, unlike the second embodiment, the receiving-side return electrode ERG is not installed at a position that is visible to the human eye, so that the view of the room is not impaired. In addition, when the insulator INS is made to resemble the shape of a tatami, normally, the receiving-side return electrode ERG is arranged at the edge portion provided in the longitudinal direction of the tatami, so that the appearance as a tatami is maintained and good communication is achieved. Can be performed.
[8. Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 37 is a diagram illustrating a configuration of a communication system according to the fifth embodiment of the present invention. The communication system according to the fifth embodiment of the present invention is that the reception-side return electrode ERG of the communication system according to the second embodiment of the present invention is replaced with a steel frame SK constituting the room RM. This is a difference from the second embodiment. The steel frame SK serving as a return electrode is connected to the GND (ground) of the receiver FTRX and the EOa electrode EOGa. In the communication system according to the fifth embodiment, components other than the steel frame SK are the same as those in the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
When the transmitter HTRX generates an electric field, the lines of electric force spread along the human body HB and are transmitted to the reception-side main electrode ERB of the communication unit CP. The electric lines of force transmitted to the reception-side main electrode ERB are taken into the receiver FTRX and transmitted to the electro-optic crystal EOa through the EOa electrode EOBa connected to the reception-side main electrode ERB. The electric lines of force transmitted to the electro-optic crystal EOa are transmitted to the steel frame SK connected to the receiver FTRX via the EOa electrode EOGa. The electric lines of force transmitted to the steel frame SK return to the transmission side return electrode ESG of the transmitter HTRX via the atmosphere. Since the steel frame SK is installed inside the wall surface at a position where the human body HB is not touched, there is no possibility that the signal transmission path is short-circuited when the human body HB touches the steel frame SK as the return electrode.
Next, an operation example when the transmitter HTRX transmits data to a communication device connected to the Internet INET in the fifth embodiment of the present invention will be described. The operation until the transmitter HTRX generates an electric field is the same as that in the second embodiment, and thus the description thereof is omitted.
When the transmitter HTRX applies an electric field to the human body HB, a potential difference is generated between the reception main electrode ERB of the receiver FTRX and the steel SK.
The receiver FTRX uses the optical measuring device DTa to obtain the modulation signal used by the transmitter HTRX to transmit data from this potential difference. When the receiver FTRX demodulates the obtained modulated signal using the demodulator DCa, data transmitted by the transmitter HTRX is obtained. The obtained data is input to the microcomputer MC2 of the receiver FTRX. The signal input to the microcomputer MC2 is output to the interface IF. A signal input to the interface IF is output from the interface IF and then sent to a communication device connected to the Internet INET via the gateway GW.
As described above, according to the fifth embodiment of the present invention, the steel SK inside the wall surface of the building is used as the return electrode, so that the human body HB can touch the steel SK establishing the return transmission path. Therefore, it is possible to prevent the communication from being interrupted. Moreover, since it is not necessary to install the receiving return electrode ERG in the room as in the second embodiment, the construction of the room becomes easier than in the second embodiment, and the view of the room is not impaired.
[9. Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 38 is a diagram illustrating a configuration of a communication system according to the sixth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 38, in the sixth embodiment of the present invention, the communication system described in the second embodiment is installed in a building having a plurality of floors. In FIG. 38, the gateway GW and the Internet INET are not shown.
[9-1. Configuration of Sixth Embodiment]
The building BL is a building composed of three floors, and a communication unit CPn and a reception-side return electrode ERGn are installed in a room RMn on each floor (n is an integer indicating a floor). The receiver FTRXn built in the communication unit CPn provided on each floor (n is an integer indicating a floor) is connected to the gateway GW. As in the second embodiment, the gateway GW is connected to the Internet INET to which a communication device (not shown) is connected.
The GND (ground) of the receiver FTRXn built in the communication unit CPn on each floor is connected to the reception-side return electrode ERGn installed on the ceiling of the room RMn. Each person on each floor has a transmitter HTRXn (n is an integer indicating the floor).
When the transmitter HTRXn generates an electric field, the lines of electric force spread along the human body HBn (n is an integer indicating a floor) and are transmitted to the reception main electrode ERBn of the communication unit CP. The electric lines of force transmitted to the reception-side main electrode ERBn are taken into the receiver FTRX and transmitted to the electro-optic crystal EOa via the EOa electrode EOBa connected to the reception-side main electrode ERBn. The electric lines of force transmitted to the electro-optic crystal EOa are transmitted to the reception-side return electrode ERGn installed in the communication unit CPn via the EOa electrode EOGa. The electric lines of force transmitted to the reception-side return electrode ERGn return to the transmission-side return electrode ESG of the transmitter HTRX via the atmosphere. Since the reception-side return electrode ERGn is installed on the ceiling where the human body HB does not touch, there is no possibility that the signal transmission path is short-circuited when the human body HBn touches the reception-side return electrode ERGn.
[9-2. Example of Operation of Sixth Embodiment]
Next, in the sixth embodiment of the present invention, an operation example when the transmitter HTRXn transmits data to a communication device connected to the Internet INET will be described by taking the second floor of the building BL as an example.
First, in the transmitter HTRX2 possessed by a person on the second floor, data transmitted by the transmitter HTRX2 is output from the microcomputer MC1 to the modulator EC1. When the signal output from the microcomputer MC1 is input, the modulation device EC1 uses this signal to modulate a carrier wave having a frequency of several tens of kHz or more indicating good conductivity of the human body. The transmitter HTRX2 amplifies the modulated signal by the transmission amplifier of the modulation device EC1, and then generates a potential difference between the transmission main electrode ESB and the transmission feedback electrode ESG based on the amplified signal. An electric field is applied to the human body HB2.
In the receiver FTRX2, a potential difference is generated between the reception main electrode ERB and the reception feedback electrode ERG2 due to the electric field applied to the human body HB2. Then, the refractive index of the electro-optic crystal EOa changes according to this potential difference. The change in the refractive index of the electro-optic crystal EOa is measured by the optical measuring device DTa and converted into an electric signal. The change in the refractive index is based on the change in the electric field, and the change in the electric signal is based on the signal modulated in the transmitter HTRX2 that radiated the electric field. The converted electrical signal is output from the optical measuring device DTa and input to the demodulator DCa.
In the demodulator DCa, the signal output from the optical measuring device DTa is demodulated, and the signal output from the microcomputer MC1 of the transmitter HTRX2 is restored. The signal demodulated by the demodulator DCa is output from the demodulator DCa and input to the microcomputer MC2 of the receiver FTRX2. The signal input to the microcomputer MC2 is output to the interface IF. A signal input to the interface IF is output from the interface IF and then sent to a communication device connected to the Internet INET via the gateway GW.
As described above, according to the sixth embodiment of the present invention, the transmitter HTRXn possessed by the person on each floor communicates using the communication unit CPn and the reception-side return electrode ERGn on the floor where the transmitter HTRXn exists. Since it performs, the communication system provided for every floor can operate | move independently.
[10. Modified example]
(Modification 1)
In the above-described embodiment, the reception-side return electrode ERG of the receiver FTRX is installed on the ceiling, but the installation location is not limited to the ceiling. For example, as shown in FIG. 39, the “around” portion of the wall surface (reception-side return electrode MG), the “long press” portion of the wall surface (reception-side return electrode NG), and the “baseboard” portion of the wall surface (reception-side feedback) Any other place may be used as long as it is difficult to touch the human body HB, such as the electrode KG).
(Modification 2)
In the above-described embodiment, the carpet and the tatami are installed on the upper surface of the reception main electrode ERB. However, what is installed on the upper surface of the reception main electrode ERB is not limited to this. A mat may be used.
(Modification 3)
The transmitter attached to the human body may be installed in home appliances or animals and plants. In the present invention, a dielectric such as human body HB is not always used. FIG. 40 is a diagram illustrating an example in which the function of the transmitter HTRX is provided in the electric device APPTRX. The electric device APPTRX is an electronic device such as a television, a radio, or a personal computer, for example, and has a microcomputer and a modulation device in the same manner as the transmitter HTRX. This modulation device is connected to the transmission side main electrode AB. Further, the GND (ground) of the electric device APPTRX is connected to the reception-side return electrode AG. The surfaces of the transmission side main electrode AB and the reception side feedback electrode AG are both covered with an insulator.
In the case of this electric device APPTRX, by placing the electric device APPTRX on the communication unit CP, the transmission-side main electrode AB of the electric device APPTRX and the reception-side main electrode ERB of the communication unit CP face each other, and an electric field is used. Communication can be performed. As a result, the electric device APPTRX can communicate with a communication device connected to the Internet INET via the gateway GW.
When the electrical device APPTRX and the communication device FTRX in the communication unit CP communicate with each other in this way, the human body HB is not used as a transmission path, so the frequency of the carrier wave used to generate the electric field is It is not necessary to limit to the range of several tens of kHz or more where the human body HB exhibits good conductivity. That is, a carrier wave having a carrier frequency lower than the above range may be used.
(Modification 4)
In the sixth embodiment, when the insulator INS of the communication unit CPn is thin, the reception side return electrode ERG (n−) installed on the ceiling of the floor immediately below where the reception side main electrode ERBn and the reception side main electrode ERBn are installed. There is a risk of coupling with 1). In order to prevent this, the insulator INS of the communication unit CPn on each floor may be thickened, and an insulator may be inserted between the reception-side return electrode ERGn installed on the ceiling of each floor and the ceiling. . According to such an aspect, it is possible to reduce the possibility of coupling between the reception main electrode ERBn and the reception feedback electrode ERG (n−1).
(Modification 5)
In the sixth embodiment of the present invention, the reception-side return electrode ERGn is installed for each floor, but as shown in FIG. 41, the steel frame SK constituting the building BL is used instead of the reception-side return electrode ERG. Also good. According to this aspect, since the return electrode is not installed for each room, the communication system can be easily installed.
(Modification 6)
If the transmitter HTRX and the receiver FTRX can use a plurality of carrier frequencies, the number of transmitters HTRX that can communicate with one communication unit CP can be increased.
(Modification 7)
In the above-described embodiment, the transmission-side main electrode ESB of the transmitter HTRX is in contact with the human body HB, but there may be some space on the clothes.
(Modification 8)
A transmitter / receiver in which the functions of the transmitter and the receiver described above are integrated may be attached to the human body HB or incorporated in the communication unit CP. The transceiver may have a main electrode in which the transmission side main electrode and the reception side main electrode are integrated, and may have a feedback electrode in which the transmission side feedback electrode and the reception side feedback electrode are integrated. Of course, the transmitter / receiver may have a configuration including a transmission-side main electrode and a reception-side main electrode or a transmission-side feedback electrode and a reception-side feedback electrode separately. According to such an aspect, bidirectional communication can be performed between the communication device mounted on the human body HB and the communication device built in the communication unit CP. Further, in a mode in which a transmitter / receiver in which functions of a transmitter and a receiver are integrated is built in the communication unit CP, the communication unit TCP, and the communication unit TMA installed on the floor, the transmitter / receiver built in each communication unit described above is a router. You may make it give the function of. Moreover, you may make it the structure which arrange | positions a transmitter in a communication unit and a receiver in a human body. In this case, the transmission-side main electrode of the transmitter is disposed on the upper surface of the communication unit, and the transmission-side return electrode of the transmitter is disposed on a ceiling that is not touched by a human body.
When the transmitter / receiver in which the functions of the transmitter and the receiver are integrated is built in the communication unit CP, as shown in FIG. 42, the reception side feedback electrode NG is used as the reception side feedback electrode with the transmission side feedback electrode ESG on the ceiling. May be installed in the long press part of the room. Of course, the positions of the transmission-side return electrode ESG and the reception-side return electrode ERG may be turned around and placed on the baseboard in addition to the positions described above. Further, the transmission side return electrode ESG and the reception side return electrode ERG may be arranged in the same part of the same room.
Furthermore, as shown in FIG. 43, the transmission-side feedback electrode ESG may be arranged on the side surface of the communication unit CP, and the reception-side feedback electrode ERG may be arranged on the ceiling. In this case, the receiving-side return electrode may be arranged around the circuit board, long press, and baseboard. In this case, a steel frame constituting the room RM may be used as the reception-side return electrode as the reception-side return electrode.
Further, when the steel frame constituting the room RM is used as an electrode, this steel frame may be used as a transmission side feedback electrode of a transceiver built in the communication unit CP, or a transmission side feedback electrode and a reception side feedback electrode may be used. An integrated electrode may be used.
When a transmitter / receiver in which the functions of a transmitter and a receiver are integrated is built in the communication unit TCP, as shown in FIG. 44, a transmission-side feedback electrode ESG is arranged on the side surface of the insulator INS, and the transmission-side feedback electrode You may make it arrange | position the receiving side return electrode ERG in the side part orthogonal to the side part which has arrange | positioned ESG. Further, as shown in FIG. 45, the transmission feedback electrode ESG and the reception feedback electrode ERG may be arranged so as to surround the side surface of the insulator INS.
(Modification 9)
In the above-described embodiment, the transmission side feedback electrode ESG of the communication device HTRX is grounded to the GND, and the reception side feedback electrode ERG provided on the ceiling or side wall is connected to the GND (ground) in order to enable more stable communication. ) An electric potential was applied. Thus, in order to enable stable communication, a stable potential may be applied to the transmission side feedback electrode ESG and the reception side feedback electrode ERG. Therefore, for example, the transmission-side feedback electrode ESG and the reception-side feedback electrode ERG are individually connected to the casings CS1 and CS2 and a low-impedance signal source such as a positive power source or a negative power source that supplies the same stable potential. Also good. Note that communication can be performed even if the transmission-side feedback electrode ESG and the reception-side feedback electrode ERG are not given the same stable potential. Further, if the electric field generated by the transmitter HTRX is sufficiently stable, the transmission side feedback electrode ESG may not be connected to any of them.
(Modification 10)
In the fourth embodiment described above, the electrodes FG are installed on both side surfaces in the longitudinal direction of the communication unit TMA. However, the reception-side return electrode ERG may be installed only on one of the side surfaces.
(Modification 11)
In the above-described embodiment, the communication unit CP, the communication unit TCP, and the communication unit TMA are all square, but the shape of each communication unit is not limited to a square. It may be a polygonal shape other than a circle, an ellipse, or a rectangle.
(Modification 12)
In the above-described embodiment, each communication unit and the reception-side return electrode ERG are installed in a room that is a building, but each communication unit and the return electrode are installed only in a room. is not. Each communication unit and return electrode may be installed in a structure such as a train, a ship, or an airplane.
(Modification 13)
In the embodiment described above, the surface on which the receiving main electrode ERB contacts the human body HB is covered with an insulator. However, not only the surface that contacts the human body HB but also the entire electrode may be covered with the insulator. Good. Further, even if there is no insulator, the operation of the communication system does not change, so it is not necessary to cover with an insulator. However, the transmission-side main electrode HSB and the reception-side main electrode ERB are usually made of a conductive material and contain metal ions. If a substance containing metal ions is in contact with human skin for a long time, metal allergy may occur. In order to prevent this, in the present invention, the surfaces of the transmission main electrode HSB and the reception main electrode ERB are covered with an insulator. In addition, by covering the surfaces of the transmission-side main electrode HSB and the reception-side main electrode ERB with an insulating material, the human body HB and the transmitter HTRX and the receiver FTRX are insulated from each other, and there is an effect of preventing an electric shock.
(Modification 14)
The EOa electrode EOBa and the EOa electrode EOGa are desirably the same size as or smaller than the bottom surface or top surface of the electro-optic crystal EOa, but are not limited to such a size. Absent. Of course, the shape of the electro-optic crystal EOa is not limited to a cylindrical shape. The EOa electrode EOBa and the EOa electrode EOGa are only required to be disposed with the electro-optic crystal EOa interposed therebetween, and are not necessarily in contact with the electro-optic crystal EOa. In addition, the EOa electrode EOBa and the reception-side main electrode ERB, and the EOa electrode EOGa and the reception-side return electrode ERG are not necessarily connected. That is, as long as the EOa electrode EOBa and the reception-side main electrode ERB, and the EOa electrode EOGa and the reception-side return electrode ERG are provided close to each other, even if they are not connected, the same role as when they are connected Can be fulfilled.
(Modification 15)
In the above-described embodiment, the transmitter and the receiver including both the main electrode and the feedback electrode have been described. However, it is not always necessary to install the feedback electrode. For example, in the configuration shown in FIG. 11, the transmission feedback electrode ERG is replaced by a grounded casing CS1, while the reception feedback electrode ERG of the receiver FTRX is removed and the EOa electrode EOGa is grounded. Communication apparatuses HTRX and FTRX in which a transmitter HTRX and a receiver FTRX having such a configuration are integrated may be used.
(Modification 16)
In the above-described embodiment, the arrangement of the transmission main electrode ESB and the transmission feedback electrode ESG of the communication apparatus HTRX is replaced, while the arrangement of the reception main electrode ERB and the reception feedback electrode ERG of the communication apparatus FTRX is replaced. That is, the main electrode may be provided on the ceiling, and the return electrode may be provided on the surface of the communication unit CP. In this case, the polarity of the measured potential difference is reversed, but a modulation / demodulation method such as FM that is not related to the polarity may be used, or the communication device HTRX or the communication device FTRX may be provided with a polarity inverting circuit.
(Modification 17)
In the embodiment described above, the surfaces of the casings CS1 and CS2 may be covered with an insulator.
[F. Seventh Embodiment]
Next, a method for charging an electronic device using the communication system described in the above embodiment will be described.
The tile carpet CPEn according to the present embodiment has a shape of a tile carpet, and is installed on the floor. The tile carpet CPEn incorporates the communication device FTRX in which the transmitter and the receiver described in the above embodiment are integrated. As shown in FIG. 46, the main electrode FB is provided on the upper surface thereof. The surface of the main electrode FB is covered with an insulating film. The communication device FTRX built in the tile carpet CPEn is connected with a return electrode WG provided on the side wall. On the other hand, the electronic device APP is a home appliance information device such as a television or a personal computer. The electronic apparatus APP has a main electrode APPB on the bottom surface and a return electrode APPG on the top surface. The surfaces of the main electrode APPB and the return electrode APPG are also covered with an insulating film.
Next, as shown in FIG. 47, the tile carpet CPEn includes a communication control device CCUXn, a communication device FTRX, an oscillator POSC, and a division switch FPSW. Further, the electronic device APP includes a control unit APPCU that controls each unit of the electronic device APP, a communication device APPTRX, a split switch APSW, a rectifier circuit BRG, and a rechargeable battery BAT.
The communication control device CCUXn in the tile carpet CPEn shifts to the charge mode when, for example, a command instructed to shift to the charge mode transmitted from the electronic device APP is received. In the charging mode, first, the communication control device CCUXn sends a switching signal to the division switch FPSW, and connects both division switches FPSW to the P side. On the other hand, also in the electronic device APP, both of the split switches APSW are connected to the P side by the control unit APPCU. For example, an operation button for operating the switching of the division switch FPSW may be provided on the upper surface of the tile carpet CPEn, and the user may operate this operation button to switch the division switch FPSW to the P side or the D side. .
Next, the communication control device CCUXn generates an AC voltage for charging the electronic device APP from the oscillator POSC. Thereby, an alternating voltage is induced between the main electrode APPB and the feedback electrode APPG of the electronic apparatus APP via the main electrode FB and the feedback electrode WG. In the electronic device APP, this AC voltage is rectified by the rectifier circuit BRG to obtain a DC voltage, and the battery BAT is charged. On the other hand, in the communication mode, the division switch FPSW of the tile carpet CPEn and the division switch APSW of the electronic device APP are all connected to the D side. Thereby, communication using the electric field is performed between the communication device FTRX and the communication device APPTRX.
The charging mode and the communication mode can be performed in a time-sharing manner by repeating the operation of switching to the P side and the D side by synchronizing the division switch FPSW of the tile carpet CPEn and the division switch APSW of the electronic device APP. Become. An example of switching operation of the division switches FPSW and APSW in such a case is shown in FIG. In the figure, “D” indicates a case where all switches of the division switches FPSW and APSW are connected to the D side and are in the communication mode. “P” indicates a case where all the switches of the split switches FPSW and APSW are connected to the P side and the charging mode is set. In the figure, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents electric field strength.
As shown in FIG. 49, the charging mode and the communication mode can be performed simultaneously by making the frequency band P of the AC voltage used for charging different from the frequency band D of the carrier wave used for communication. . In the figure, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents electric field strength. However, in this case, the charging AC voltage (frequency band P) supplied from the oscillator POSC and the communication AC voltage (frequency band D) supplied from the communication device FTRX are combined to generate the main electrode FB and It is necessary to provide a circuit to be applied between the feedback electrodes WG. Further, instead of the division switch APSW, the AC voltage component for charging and the AC voltage component for communication are separated from the AC voltage induced between the main electrode APPB and the feedback electrode APPG, and the AC voltage for charging is separated. Must be provided to the rectifier circuit BRG and a communication AC voltage component to the communication device APPTRX.
In this case, in the electronic device APP, a circuit for detecting the presence or absence of a charging frequency component or a communication carrier frequency component included in the AC voltage induced between the main electrode APPB and the feedback electrode APPG is provided. It is good to provide. In this way, the electronic apparatus APP determines whether or not the place where the electronic apparatus APP is placed is on the tile carpet CPEn that can be charged, or on the tile carpet CPEn that can be communicated. It can be determined whether or not.
If only the electronic device APP is charged, for example, in FIG. 47, a primary coil is provided in place of the feedback electrode WG and the main electrode FB, and a secondary coil is provided in place of the main electrode APPB and the feedback electrode APPG. It is good also as a structure to provide. Even in this case, an AC voltage is induced in the secondary coil by the mutual induction action. In this case, the primary coil is provided near the top surface in the tile carpet CPEn, and the secondary coil is provided near the bottom surface in the electronic apparatus APP. In addition, when the electronic apparatus APP is placed on the tile carpet CPEn for charging, a line surrounding the charging space on the upper surface of the tile carpet CPEn so that the positions of the primary coil and the secondary coil overlap with each other, A mark for alignment or the like is preferably written.
[Modification of the seventh embodiment]
<Modification 1>
In the seventh embodiment, the communication control device CCUXn and the communication device FTRX in the tile carpet CPEn and the electronic device APP may be configured to perform the following control. That is, the communication control device CCUXn periodically transmits a notification signal for notifying the presence of the communication control device CCUXn from the communication device FTRX. The electronic device APP demodulates the data transmitted from the communication device FTRX based on the measurement result of the potential difference between the main electrode APPB and the feedback electrode APPG, and receives the notification signal without interruption for a predetermined time interval or more. During this time, a message or mark indicating that the electronic device APP is in the communication service area is displayed on the display screen.
In addition, if the tile carpet CPEn is capable of charging the electronic device APP, the communication control device CCUXn notifies the charging notification information for notifying that the tile carpet CPEn can be charged. The signal is added to the communication apparatus FTRX and transmitted periodically. In the electronic device APP, while receiving the notification signal to which the charging notification information is given without interruption for a predetermined time interval or longer, the electronic device APP is placed on the tile carpet CPEn that can be charged by the electronic device APP. A message or mark indicating that the device is on the display screen.
50 and 51 are diagrams showing screen display examples of the electronic apparatus APP according to the present modification. When the electronic device APP is on the rechargeable tile carpet CPEn, the display screen DP of the electronic device APP has a charging mark MK1 indicating that charging is possible, an electric field reception level, as shown in FIG. An electric field strength mark MK2 indicating the strength by the number of waves, and an area notification mark MK3 indicating that it is within the communication service area are displayed. Further, when the electronic device APP is outside the communication service area, as shown in FIG. 51, the charging mark MK1 and the electric field strength mark MK2 are not displayed on the display screen DP of the electronic device APP, and the electronic device APP is outside the communication service area. Only the area notification mark MK3 indicating this is displayed.
Of course, instead of displaying the charging mark MK1, the electric field strength mark MK2, and the area notification mark MK3 on the display screen DP, the contents thereof may be notified to the user by a voice message or the like. Further, the contents of this modification can be applied to the communication device HTRX attached to the human body HB.
[10. Eighth Embodiment]
In the above description, when one of the devices that are performing communication is reversed and the electrode facing the human body side and the electrode facing the space side are reversed, for example, the reception-side return electrode ERG is placed on the human body side, the reception side Even when the main electrode ERB is directed to the space side, normal communication is possible by using the polarity inversion device.
An electric field communication device having a polarity reversing device will be described below.
FIG. 52 shows a block diagram of an electric field communication device TXa having a polarity inverting circuit. In the figure, HB is a human body. Further, TXa is a transmitter and RXa is a receiver. TXb and RXa have a set of electrodes outside the housing. One electrode TXB, RXB is installed so as to be opened toward the vicinity of the human body, and the other electrode TXG, RXG is opened toward the surrounding space outside the human body.
TXa applies a modulated voltage between the electrodes TXB and TXG using the transmission block TBK, and sends out a signal. RXa uses the detection block RBK to detect the electric field applied between the electrodes RXB and RXG and demodulates the signal.
At this time, when both TXB and RXB are installed toward the human body (or space), demodulation is performed correctly. However, when only one of TXB and RXB is installed toward the human body side (or space side), the polarity of the signal detected by RXa is reversed from the transmitted one.
FIG. 53 shows diagrams of signals output from the detection block RBK when the polarity is not inverted and when the signal polarity is inverted. In this embodiment, since 10BASE-2 is used for communication, in FIG. 53, the preamble part transmitted prior to the frame of 10BASE-2 is taken as an example. In the 10BASE-2 Ethernet frame, “10” is repeated 31 times as a preamble portion prior to the frame, and then “11” is sent. This “11” is followed by the Ethernet frame body. The upper part of FIG. 53 shows the case where the polarity of the preamble part is correct, and the lower part of FIG. 53 shows the case where the polarity of the preamble part is inverted. Note that 10BASE-2 originally uses the Manchester encoding method, but for the sake of simplicity, in the example of FIG. 53, a code expression is used in which “1” is a negative voltage and “0” is a positive voltage.
The signal output from the detection block RBK is input to the demodulator DCb of RXa. The demodulator DCb of RXa has a signal preamble detection part and performs the processing shown in FIG.
First, the demodulation unit DCb detects the preamble part. The preamble portion is detected by detecting that “10” or “01” continues for a predetermined number of times. When it is detected that “10” or “01” continues for a predetermined number of times, it is assumed that it is a preamble and waits for the last “11” or “00” to be sent.
If “11” is detected after the standby, the preamble has the correct polarity, and therefore the demodulator DCb demodulates without changing the polarity of the subsequent Ethernet frame.
When “00” is detected after the standby, the preamble is inverted in polarity, so that the demodulator DCb demodulates it by inverting the polarity of the subsequent Ethernet frame. In this case, the polarity is inverted after the entire Ethernet frame is taken into the demodulator DCb, but the polarity may be inverted bit by bit until the end of the Ethernet frame.
If no bit is detected after waiting for the bit “11” or “00”, the received bit string “10” or “01” is discarded and the process is terminated.
According to this method, it is possible to detect that the preamble is separated from the Ethernet frame and that the polarity is inverted even when all the ten “10” s in the preamble part cannot be received.
Note that the polarity inversion and non-inversion states are reset every time one frame is analyzed. Thereby, it is possible to cope with the inverted state between a plurality of transmission / reception devices having different installation states.
Further, if the preamble detection unit detects the beginning of the preamble and detects that it starts with “0101” instead of “1010”, the demodulation unit DCb determines that the polarity is likely to be reversed. The polarity of the subsequent bits may be inverted using the inverting circuit RV. By doing this, there is an advantage that the processing is quickened because it is not necessary to wait for the last bit string of the preamble.
FIG. 55 is a block diagram of an electric field communication device RXb having another polarity inversion device. FIG. 56 shows a flowchart of processing performed by the electric field communication device RXb. In the electric field communication device RXb, the demodulator DCc is provided with a memory MM and an inverting circuit RV. First, the electric field communication device RXb clears the memory MM and prepares for reception of the Ethernet frame. The demodulator DCc periodically determines whether the input signal includes the head of the Ethernet frame. When the head is detected, the demodulator DCc performs demodulation while storing the frame input from the detection block RBk in the memory MM. When the demodulation is normally performed, the demodulator DCc outputs the demodulation result, the contents of the memory MM are discarded, and the analysis of the next frame is started.
In the demodulator DCc, if an error occurs during demodulation, the contents of the memory MM are read while inverting the polarity through the inverting circuit RV, and the demodulator DCc performs demodulation again. When the demodulation is performed normally, the demodulation result is output and the contents of the memory MM are discarded and the process proceeds to the next frame.
If an error occurs even in the second analysis, the contents of the memory MM are discarded and the analysis proceeds to the next frame.
Note that the inversion and non-inversion states of the frame polarity are reset every time one frame is analyzed. As a result, it is possible to cope with the inverted state between a plurality of transceivers having different installation states.
FIG. 57 is a block diagram of an electric field communication device RXc having still another polarity inverting device. In this electric field communication device RXc, two demodulators (DCd, DCe) are installed in parallel, and the input of DT2 is inverted in polarity by the inverting circuit RV.
Each of the two demodulators analyzes the input frame. If the frame analysis is successful, the analysis result is output. The outputs of the two demodulators are combined and output by the integrated demodulator DTT.
If a normal frame is input, only DCd outputs the result. On the other hand, when a frame whose polarity is inverted is input, only DCe outputs the result. Thus, only one of DCd and DCe always outputs a result. Neither is output for error frames. As a result, it is possible to cope with the inverted state between a plurality of transceivers having different installation states.
[11. Ninth Embodiment]
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. FIG. 58 is a perspective view illustrating the appearance of the communication unit TCPa. The communication unit according to the ninth embodiment of the present invention is the same as the communication unit according to the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 58, in which the receiving main electrode ERB has a lattice-like structure instead of a single plate. The difference is that the reception-side return electrode ERG is integrated with the four surfaces of the communication unit. Since the other configuration and communication method of the communication unit according to the ninth embodiment are the same as those of the third embodiment, description thereof will be omitted. Note that the optimum lattice width of the lattice and the interval between the lattices are approximately 1 centimeter (lattice width) and several centimeters (interstitial space) although they vary depending on the object (human body or other device) in contact with the upper surface.
In this case, the method of coupling the electric field between the communication unit and the transmitter installed in the dielectric is as shown in FIG. The reception-side main electrode ERB in the lattice portion is coupled to the main electrode ESB of the transmission device using the human body as a signal path, similarly to the above-described mobile phone. The reception-side return electrode ERG is coupled to the return electrode ESG of the transmission device through the lattice of the reception-side main electrode ERB. Since it is a lattice in this way, it is easier to bond on the return electrode side than when it is not a lattice. This ease of coupling works effectively especially when the size of the communication unit is increased.
The receiving main electrode ERB of the communication unit can obtain the same effect as long as it has a structure having a space between electrode portions, such as a mesh structure or a perforated structure, as well as a lattice structure. .
[12. Tenth Embodiment]
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described. FIG. 60 is a diagram illustrating the tenth embodiment. In the tenth embodiment, the reception-side return electrode ERG and the reception-side main electrode ERB of the communication unit according to the third embodiment of the present invention are connected and used.
In the tenth embodiment, as shown in FIG. 60, the reception main electrode ERB of the communication unit TCP1 is connected to the reception feedback electrode ERG of the adjacent communication unit TCP2. The reception-side return electrode ERG of the communication unit TCP1 is connected to the reception-side main electrode ERB of the adjacent communication unit TCP2. By connecting in this way, the reception main electrode ERB above the surrounding communication units functions as the reception feedback electrode ERG of the communication unit TCP1, so that the feedback signal paths can be more easily coupled. . On the other hand, when such a connection is not made, the reception-side return electrode ERG of the communication unit may be buried under the floor, and the coupling of the return-side signal path may be weakened.
In addition, when such a connection is made between adjacent communication units, if a person stands across these communication units or an electronic device is placed across the communication units, the path is short-circuited and communication is performed. There is a risk of losing. In this case, by making the communication unit connected to the communication unit a little apart, it is possible to reduce the possibility of standing by a person straddling. FIG. 61 is a diagram illustrating a case where the communication unit is connected to a communication unit that is one distance away. The communication unit shown in FIG. 61 is connected to the receiving main electrode ERB of the communication unit whose receiving side return electrode ERG is one distance away, and the receiving main electrode ERB is the receiving side return electrode of the communication unit one distance away. Connected to ERG.
Further, the communication units to be interconnected are not one-to-one, and a plurality of communication units may be connected. In particular, when the adjacent communication units one by one in the front, rear, left, and right are interconnected in a grid pattern, the entire floor can be filled with four groups. The right side of FIG. 62 shows the arrangement of communication units in each group when the floor is filled with communication units consisting of one group of A to D. The connection state between the communication units in this case is shown on the left side of FIG. By connecting in this way, the number of communication units included in one group increases, and the degree of electric field coupling is unlikely to become weak.
In addition, although the receiving side return electrode arrange | positioned around the communication unit, a wall surface, and a ceiling may be removed, if it installs, it can be used as an auxiliary electrode.

Claims

Transmitter main electrode, transmitter feedback electrode, signal generator for generating an electrical signal, potential difference between transmitter main electrode and transmitter feedback electrode arranged at a position that easily affects the dielectric A transmitter having a modulation unit that changes the frequency according to the electrical signal;
A receiving main electrode disposed at a position susceptible to electrical influence from the dielectric, a receiving feedback electrode for establishing electrostatic coupling between the transmitting feedback electrode, and the receiving main electrode And a receiving device having a measuring unit for measuring an electrical state generated between the receiving-side return electrodes,
The measuring unit is
An electro-optic crystal exhibiting a Pockels effect and, when light passes through, an electro-optic crystal that gives the light a change in accordance with the electrical state of the space in which the electro-optic crystal exists,
A light emitting unit that emits light incident on the electro-optic crystal;
An electric field communication system, comprising: a light receiving unit that receives light that has passed through the electro-optic crystal body and outputs an electrical signal indicating a change that the light has received in the electro-optic crystal body.

The electric field communication system according to claim 1, wherein the reception-side return electrode is connected to a positive power source, a negative power source, or a portion that exhibits a stable potential with a low impedance.

The electric field communication system according to claim 1, wherein the reception-side return electrode is connected to a housing made of a conductive material that accommodates the reception-side return electrode.

The electric field communication system according to claim 1, wherein the transmission-side feedback electrode is connected to a positive power source, a negative power source, or a portion that exhibits a stable potential with a low impedance.

The electric field communication system according to claim 1, wherein the transmission-side return electrode is connected to a housing made of a conductive material that accommodates the transmission-side return electrode.

The electric field communication system according to claim 1, wherein the transmission device and the reception device are configured as a transmission / reception device that is the same device.

The transmitting main electrode and the receiving main electrode are configured as the same electrode, or the transmitting feedback electrode and the receiving feedback electrode are configured as the same electrode. Item 7. The electric field communication system according to Item 6.

The electric field communication system according to claim 1, wherein the reception-side return electrode is disposed at a position where the dielectric cannot touch during communication between the transmission device and the reception device.

The receiving device applies to the transmitting main electrode in accordance with an electric signal corresponding to data to be transmitted, a transmitting main electrode provided at a position where the dielectric is likely to be electrically affected, a transmitting feedback electrode, and data to be transmitted. A modulation unit that changes the potential, and applies an electric field to the dielectric according to a change in potential generated by the modulation unit,
The transmitting device includes a receiving main electrode provided at a position susceptible to electrical influence from the dielectric, and a receiving feedback electrode for establishing electrostatic coupling between the transmitting feedback electrode, A measurement unit for measuring an electrical state generated between the receiving main electrode by an electric field applied to the dielectric, and acquiring the electrical signal based on a measurement result by the measurement unit, and demodulating the electrical signal And a demodulator that obtains data transmitted by the receiving device,
The communication system according to claim 8, wherein the transmission-side feedback electrode of the reception device is disposed at a position where the dielectric cannot touch during communication between the transmission device and the reception device.

The communication system according to claim 8, wherein the measurement unit measures a potential difference generated between the reception main electrode and the reception feedback electrode by an electric field applied to the dielectric.

The communication device is placed such that the transmitting main electrode is positioned in the vicinity of the receiving main electrode,
The reception-side return electrode is installed at a position not in contact with the transmission-side main electrode and the reception-side main electrode,
The measurement unit measures an electric field generated between the reception-side feedback electrode and the reception-side feedback electrode by an electric field generated by the modulation unit without passing through the dielectric. The communication system according to 1.

The receiving device is:
An arrival side electrode connected to the reception side main electrode and having the same potential as the reception side main electrode;
A feedback side electrode connected to the reception side feedback electrode and having the same potential as the reception side feedback electrode;
The communication system according to claim 1, wherein the arrival side electrode and the return side electrode are arranged at positions facing each other with the electro-optic crystal interposed therebetween.

The transmission device periodically changes the potential difference between the transmission-side main electrode and the transmission-side feedback electrode in order to notify the presence of itself,
The receiving device acquires the electrical signal based on a measurement result by the measuring unit, demodulates the electrical signal to obtain data transmitted by the transmitting device, and the notification is predetermined by the demodulating unit. 2. A notification unit that notifies a user of the receiving device that communication with the transmission device is possible while being obtained without interruption for a predetermined time interval or more. Electric field communication system.

A receiving main electrode disposed at a position susceptible to electrical influence from the dielectric;
A receiving-side return electrode for establishing electrostatic coupling with a device that generates an electric field in the dielectric;
A measuring unit for measuring an electrical state generated between the receiving main electrode and the receiving feedback electrode by the electric field;
The measuring unit is
An electro-optic crystal exhibiting a Pockels effect, and, when light passes through, an electro-optic crystal that gives the light a change in accordance with the electrical state of the space in which the electro-optic crystal exists;
A light emitting unit that emits light incident on the electro-optic crystal;
An electric field communication device comprising: a light receiving unit that receives light that has passed through the electro-optic crystal body and outputs an electrical signal indicating a change that the light has received in the electro-optic crystal body.

The electric field communication device according to claim 14, wherein the reception-side return electrode is disposed as far as possible from the dielectric and is installed toward a space around the dielectric.

The electrical state is an electric field;
The receiving main electrode and the receiving feedback electrode are arranged such that the electro-optic crystal is positioned in an electric field generated between the receiving main electrode and the receiving feedback electrode. Item 15. The electric field communication device according to Item 14.

The electric field communication device according to claim 14, wherein the reception-side main electrode and the reception-side return electrode are arranged at positions facing each other with at least a part of the electro-optic crystal sandwiched therebetween.

The measurement unit includes a feedback side electrode connected to the reception side feedback electrode, disposed closer to the electro-optic crystal than the reception side feedback electrode, and having an equipotential with the reception side feedback electrode. The electric field communication device according to claim 14, characterized in that:

The measurement unit includes an arrival-side electrode connected to the reception-side main electrode, disposed closer to the electro-optic crystal than the reception-side main electrode, and having an equipotential with the reception-side main electrode. The electric field communication device according to claim 14, characterized in that:

An insulator having a bottom surface, a side surface, and a top surface;
The measurement unit is installed inside the insulator,
The reception-side return electrode is disposed at a position where the dielectric cannot touch during electric field communication,
The electric field communication device according to claim 14, wherein the reception main electrode is disposed on an upper surface of the insulator.

A transmission-side main electrode provided at a position where electrical influence is easily exerted on the dielectric, a transmission-side feedback electrode, and between the transmission-side main electrode and the transmission-side feedback electrode according to an electric signal corresponding to data to be transmitted A modulation unit that changes the potential difference, and a modulation unit that periodically changes the potential difference according to an electrical signal corresponding to the notification information that notifies the presence of the potential difference. In an electric field communication device that performs communication with a transmission side device that applies a corresponding electric field to the dielectric,
A demodulator that obtains the electrical signal based on the measurement result by the measurement unit, demodulates the electrical signal, and obtains data transmitted by the transmission side device;
A notification unit for notifying a user of the electric field communication device that communication with the transmission side device is possible while the notification information is obtained without interruption by the demodulation unit for a predetermined time interval or more; The electric field communication device according to claim 14, comprising:

The transmission-side device further includes an oscillator that applies an AC voltage for charging the electric field communication device between the transmission-side main electrode and the transmission-side feedback electrode, and the notification information includes: Information indicating that the electric field communication device can be charged is given,
The electric field communication device is
A rectifying circuit that converts an alternating voltage induced between the receiving main electrode and the receiving feedback electrode into a direct voltage;
A battery charged with a DC voltage obtained by the rectifier circuit;
The notification unit is capable of charging the electric field communication device in the transmission-side device while the notification information is obtained without interruption by the demodulation unit for a predetermined time interval or more. The electric field communication apparatus according to claim 21, wherein the electric field communication apparatus is notified to a user.

The electric field communication device is arranged such that the reception main electrode is positioned in the vicinity of the transmission main electrode, and the electric influence caused by the electric field generated by the modulation unit is directly received without the dielectric. The electric field communication device according to claim 21, wherein the electric field communication device is received by the side main electrode.

An electric signal based on a measurement result is obtained from the measurement unit, and further includes a demodulation unit that demodulates the electric signal to obtain data from a communication partner,
In the initial stage of the demodulation process, the demodulator detects the polarity of the leading portion of the signal for each received packet. The electric field communication apparatus according to claim 14, wherein demodulation processing is performed by inverting the signal.

An electric signal based on a measurement result is obtained from the measurement unit, and further includes a demodulation unit that demodulates the electric signal to obtain data from a communication partner,
The demodulator has a reception packet temporary storage mechanism therein, and for each reception packet, temporarily stores the signal input to the temporary storage mechanism, and when the demodulation of the packet fails, the demodulator The electric field communication apparatus according to claim 14, wherein the signal is inverted from the temporary storage mechanism and taken out, and demodulation is attempted again.

A first demodulator to which an electrical signal based on a measurement result is input from the measurement unit; and a first demodulator to which an electrical signal based on a measurement result is inverted and input from the measurement unit. The electric field communication apparatus according to claim 14, further comprising: an integrated demodulator that outputs a signal that is normally demodulated to which outputs from the first demodulator and the second demodulator are input.

The electric field communication device according to claim 14, wherein the reception main electrode has a hole.

The electric field communication device according to claim 14, wherein the reception main electrode is connected to a reception side return electrode of a nearby electric field communication device.